For patients with certain types of cancer, CAR T cell therapy has been nothing short of life changing. Developed in part by Carl June, Richard W. Vague Professor at the Perelman School of Medicine, and approved by the Food and Drug Administration (FDA) in
对于某些类型的癌症患者来说，CAR T细胞治疗无疑改变了他们的生活。CAR T细胞疗法部分由Perelman医学院Richard W.Vague教授Carl June开发，并于2017年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，它动员患者自身的免疫系统对抗淋巴瘤和白血病等癌症
然而，制造CAR T细胞的过程本身既耗时又昂贵，需要几天的多个步骤。这个过程包括提取患者的T细胞，然后用小磁珠激活它们，然后给T细胞基因指令，使其产生嵌合抗原受体（CAR），这是一种帮助T细胞消灭癌症细胞的特殊受体
现在，宾夕法尼亚大学工程师开发了一种制造CAR T细胞的新方法，这种方法只需24小时，只需一步，这要归功于脂质纳米颗粒（LNPs）的使用，这是一种在Moderna和Pfizer-BioNTech新冠肺炎疫苗中发挥关键作用的强效递送载体
在《高级材料》杂志上发表的一篇新论文中，生物工程副教授Michael J.Mitchell描述了“活化脂质纳米颗粒”（aLNP）的产生，它可以在一步中激活T细胞并传递CAR的遗传指令，极大地简化了CAR T细胞的制造过程
“我们想将这两个极具前景的研究领域结合起来，”米切尔实验室的博士生兼研究生研究员、该论文的主要作者Ann Metzloff说。“我们如何将脂质纳米颗粒应用于CAR T细胞治疗？”
在某些方面，T细胞的功能就像军事后备部队：在健康时期，它们保持不活跃，但当它们检测到病原体时，它们会动员起来，在面对威胁之前迅速扩大数量。癌症对这种防御策略提出了独特的挑战。由于癌症细胞是人体自身的，T细胞不会自动将癌症视为危险，因此需要在CAR T细胞治疗中首先“激活”T细胞并提供癌症检测CAR
到目前为止，激活T细胞的最有效方法是从患者的血液中提取T细胞，然后将这些细胞与附着在特定抗体上的磁珠混合&mdash；激发免疫反应的分子。“这些珠子很贵，”梅茨洛夫说。“在临床给药T细胞之前，还需要用磁铁将其去除。然而，这样做实际上也会损失很多T细胞。”
脂质纳米颗粒主要由脂质制成，与黄油和橄榄油等家庭烹饪脂肪相同的防水分子，已被证明在输送精细的分子有效载荷方面非常有效。它们的胶囊状形状可以包裹和保护信使核糖核酸，为细胞制造蛋白质提供指令。梅茨洛夫说，由于新冠肺炎疫苗的广泛使用，“脂质纳米颗粒的安全性和有效性已在世界各地数十亿人中得到证明。”。他们认为，以这种方式使用LNP可能会完全消除在生产过程中激活珠子的需要。“这很新颖，”Metzloff说，“因为我们使用脂质纳米颗粒不仅可以传递编码CAR的信使核糖核酸，还可以启动有利的激活状态。”
在两年的时间里，Metzloff仔细优化了aLNP的设计。主要挑战之一是找到一种抗体与另一种抗体的正确比例。Metzloff回忆道：“有很多选择要做，因为以前从未这样做过。”
通过将抗体直接附着在LNP上，研究人员能够将制造CAR t细胞的步骤从三个减少到一个，并将所需时间减半，从48小时减少到24小时。米切尔说：“这有望对CAR T细胞的制造过程产生变革性影响。”。“目前制造它们需要很长时间，因此世界上许多需要它们的患者都无法获得它们。”
使用aLNP制造的CAR T细胞尚未在人体中进行测试，但在小鼠模型中，使用论文中描述的工艺制造的CART细胞对白血病产生了显著影响，缩小了肿瘤的大小，从而证明了该技术的可行性
Metzloff还发现了aLNP的额外潜力。她说：“我认为aLNP可以作为一个向T细胞输送其他货物的平台进行更广泛的探索。”。“我们在这篇论文中证明了一种特定的临床应用，但脂质纳米颗粒可以用来包裹许多不同的东西：蛋白质、不同类型的mRNA。除了我们在这里展示的一种mRNA CAR T细胞应用外，aLNPs在整个T细胞癌症治疗中具有广泛的潜在用途。”