加州大学旧金山分校的研究人员现已开发出一种潜在的替代方案，可以使这些抗癌细胞直接在体内进行重编程。如果该方法能够转化应用于人类，它将消除目前限制CAR-T疗法可及性的大部分制造过程、高昂费用和延误。
这项工作标志着科学家首次在不将人类T细胞从体内移除的情况下，将一大段DNA插入到这些细胞的精确位置。这种靶向技术的表现也优于使用病毒将DNA随机插入的传统策略，这表明这一进展不仅限于CAR-T，还可能对更广泛的细胞和基因疗法产生影响。
在《自然》（Nature）杂志上描述的使用人源化免疫系统小鼠的实验中，该团队成功地将这种方法用于对抗侵袭性白血病、多发性骨髓瘤，甚至实体瘤。
“我认为这只是一波新疗法的开端，这些新疗法将带来真正的变革并拯救许多生命，”加州大学旧金山分校医学副教授、这篇新论文的资深作者Justin Eyquem博士说，“能参与其中，我感到无比兴奋。”
在体内重编程T细胞
CAR-T细胞疗法通过向T细胞提供新的遗传指令来发挥作用，帮助它们识别并摧毁癌症。T细胞是免疫系统对抗疾病的关键细胞之一。新指令告诉它们产生嵌合抗原受体（CAR），这些受体像天线一样从细胞表面伸出。
当其中一个受体附着在癌细胞上的特定蛋白质时，它会向T细胞发出信号，使其攻击并杀死该细胞。目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准了七种用于血液癌症的CAR-T细胞疗法。
尽管有效，但许多患者仍难以获得这些治疗。CAR-T疗法的费用通常在40万至50万美元之间，且其生产依赖于高度专业化的设施。制造过程也需要数周时间，这对于那些在等待期间癌症继续恶化的患者来说可能是致命的。
在输注工程化T细胞之前，患者通常还必须接受强化化疗。这种治疗为输入的细胞在骨髓中腾出空间，但它可能极其消耗体力，特别是对于老年或身体虚弱的患者。
“这已经成为一个全球性的可及性问题；许多能从CAR-T细胞中受益的患者要么负担不起，要么无法足够快地获得它们，”Eyquem说。“该领域一直在大力推动尝试直接在体内产生这些细胞。”
直接在体内产生工程化免疫细胞（一种被称为体内制造的方法），也可能消除对这种准备性化疗的需求。
CRISPR向T细胞传递新指令
为了实现这一目标，Eyquem与来自格拉德斯通研究所、杜克大学和创新基因组学研究所的合作者开发了一种基于两种不同颗粒的系统。它们共同将CRISPR-Cas9基因编辑机器直接递送到体内循环的T细胞中。
其中一种颗粒携带切割和改变DNA所需的CRISPR-Cas9工具。其表面覆盖着识别CD3的抗体，CD3是一种仅在T细胞表面发现的蛋白质。这种靶向机制有助于将基因编辑机器专门引导至T细胞。
第二种颗粒递送包含产生抗癌CAR指令的DNA。它还携带将新DNA引导至T细胞基因组内精确位置的信息。该位置包含一个仅在T细胞中活跃的分子“启动开关”。
新基因只有在到达这个预定位置时才会促使细胞产生CAR。研究人员还设计了这些颗粒，以避免被免疫系统立即破坏。
“当你在体外制造这些细胞时，你可以进行大量的质量控制，以确保最终只得到重新工程化的T细胞，”Eyquem说。“在体内，我们无法进行这种制造后的质量控制，因此我们确实需要预先优化该方法，以避免改变任何其他细胞。”
白血病在两周内消失
该团队由共同第一作者、加州大学旧金山分校博士后研究员William Nyberg博士和Pierre-Louis Bernard博士领导，在植入了侵袭性白血病的小鼠中测试了该系统。
在单次注射双颗粒治疗后，几乎所有小鼠体内所有可检测的癌症在两周内消失。在某些器官中，新工程化的CAR-T细胞占免疫细胞总数的比例高达40%。该治疗还清除了骨髓和脾脏中的癌症。
同样的策略被证明对多发性骨髓瘤有效。它对实体肉瘤也起作用，这是一个特别值得注意的结果，因为从历史上看，实体瘤用CAR-T疗法治疗要困难得多。
研究人员还发现了一个意想不到的优势。直接在体内工程化的T细胞似乎比在实验室中产生的同类细胞表现更好。
“特别值得注意的是，我们在体内产生的细胞实际上看起来比我们在实验室中制造的更好，”Eyquem说。“我们认为，当细胞被取出并在实验室中培养时，它们会失去一些‘干性’和增殖能力，而这种情况在这里并没有发生。”
一种可能更快、更易获得的CAR-T疗法
该技术尚未准备好用于患者。研究人员仍需将该方法扩大规模以用于人类，并且需要进行临床试验来确定其在人体中是否安全有效。
Eyquem和他的合作者已经创立了Azalea Therapeutics公司，以推动研究中描述的双颗粒平台向临床开发迈进。
如果在人体中取得成功，该方法可能会从根本上改变CAR-T治疗的交付方式。必要的基因工程可能会在患者体内进行，而不是要求患者在等待其细胞被收集、修饰、扩增和回输的过程中耗费时间。
“如果我们能将此转化应用于人类，我们就可以大幅降低成本，消除等待时间，并有可能允许社区医院——而不仅仅是大型癌症中心——提供这些挽救生命的疗法，”他说。“这将真正实现CAR-T细胞疗法的普及。”