想象一下一个超级充电的免疫细胞，它可以对顽固的实体肿瘤发起集中的攻击——一个智能战士，能够在不疲倦的情况下持续摧毁癌细胞数天。南加州大学的生物医学工程师们使这个概念成为现实，他们打造了他们命名为“EchoBack CAR T 细胞”的产品，这很快可能会在癌症免疫疗法领域成为游戏规则的改变者。这项工作是一种开创性的全新方法，能够克服在治疗通常不适合免疫疗法的肿瘤时所面临的主要障碍，同时保护健康组织。
想象一下一个超级充电的免疫细胞，它可以对顽固的实体肿瘤发起集中的攻击——一个智能战士，能够在不疲倦的情况下持续摧毁癌细胞数天。南加州大学的生物医学工程师们使这个概念成为现实，他们打造了他们命名为“EchoBack CAR T 细胞”的产品，这很快可能会在癌症免疫疗法领域成为游戏规则的改变者。
这项工作发表在科学期刊Cell上，是一种开创性的全新方法，能够克服在治疗通常不适合免疫疗法的肿瘤时所面临的主要障碍，同时保护健康组织。
嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法是一种前景可期的癌症治疗领域，在治疗血液癌症如白血病方面取得了很大成功。这是一种高度定制的疗法，从患者的血液中直接提取抗癌T细胞，并对其进行基因修饰，以增强其靶向和杀死癌细胞的能力。南加州大学阿尔弗雷德·E·曼生物医学工程系在彼得·英晓·王的领导下，开展了该领域的开创性研究，他是生物医学工程的德怀特·C·巴姆和希尔达·E·巴姆主席。
王实验室的最新发现表明，这些强大的新型 EchoBack-CAR T 细胞可以攻击肿瘤细胞，持续时间比常规 CAR T 细胞长五倍，技术已准备好用于医学应用。这些细胞可以通过聚焦超声进行远程控制，以靶向肿瘤，可能使治疗变得更安全且更有效。
主要作者刘龙威，南加州大学维特比工程学院的助理教授表示，虽然第一代可控超声的 CAR T 细胞与标准疗法相比显示出显著增强的安全性，但它们通常只能攻击癌细胞长达 24 小时就停下来。相比之下，王实验室的 EchoBack CAR T 细胞是通过对肿瘤位置的超声激活的。从那里开始，CAR T 细胞能够在不疲惫的情况下继续寻找并摧毁癌细胞，持续至少五天。
“你可以想象，当患者使用第一代细胞时，患者可能每天都需要来医院进行治疗。但使用新一代细胞，治疗现在需要的就少得多，比如每两周一次，甚至更少，”刘说。
“这绝对是一个突破，”王补充道。“这将使整个超声可控的 CAR T 在实际医疗应用中变得实用。”
王实验室的聚焦超声技术作为 CAR T 细胞的“开关”，这些细胞被设计成对短暂的 10 分钟超声脉冲作出反应。这会触发细胞感知周围的癌细胞。
“它们在超声短暂刺激后还有这种持久的功能，因此，它们可以在局部区域更好地杀死肿瘤。这绝对是该领域的里程碑和突破。真正的，从概念设计迁移到实际应用系统，”王说。
研究团队将这些细胞命名为“EchoBack-CAR”，因为它们具有独特的机制，能够回应激活它们的超声刺激。细胞具有独特的呼叫与响应式反馈功能（EchoBack中的“back”），使它们能够反应肿瘤细胞，触发 CAR T 细胞激活并进行攻击。
“每当有肿瘤细胞在附近时，肿瘤细胞会向我们的 CAR T 细胞发出信号，然后产生更多的杀伤分子来杀死这些肿瘤细胞，”刘说。“这也是它安全的原因，因为当这些 CAR T 细胞迁出肿瘤时，CAR 分子会逐渐降解，因此它们不会杀死正常组织。我们已经将它们设计得非常智能。”
结果
研究团队在小鼠模型中进行了基于实验室的实验，以测试新的 CAR T 细胞在多种肿瘤细胞（包括前列腺癌和脑胶质瘤）上的表现。
“我们可以清楚地看到，超声可控的 CAR 加上两轮超声刺激的效果优于标准的 CAR T 细胞，”刘说。“此外，当我们持续用肿瘤细胞挑战我们的 CAR T 细胞时，标准的 CAR 已经耗尽并处于功能失调状态，但我们的超声可控 CAR 功能更好，疲劳更少，杀伤性更强。”
南加州大学维特比博士生何培翔和王宇轩在项目中做出了重要贡献。研究团队与耶鲁大学生物医学工程系和北卡罗来纳大学教堂山分校的同事在单细胞测序研究上密切合作。南加州大学的佐拉布·A·卡普雷利安工程研究员周启发也为细胞开发所用的超声技术提供了见解。
这一突破为更强大、精确和患者友好的癌症治疗打开了大门。刘表示，EchoBack CAR-T 细胞不仅仅是一个概念——它们是朝着安全高效免疫疗法未来迈出的真实一步，为难治性肿瘤患者提供了新的希望。团队现在希望这项新技术可以成为一种模块化工具，成功应用于其他类型的实体肿瘤免疫疗法，如乳腺癌和视网膜母细胞瘤。
“最令人兴奋的部分是，CAR T 细胞是智能的。它们能够听取超声并感知肿瘤细胞。这种类型的 CAR T 细胞此前从未开发过，我们期待其未来对患者的益处。”刘说。
