基于葡聚糖的T细胞扩增纳米颗粒增强CAR-T细胞疗效的制造新策略

时间:2026年1月21日
来源:Nature Communications

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本研究针对传统人工抗原呈递细胞(aAPC)平台在CAR-T细胞制造中易导致T细胞耗竭、工艺复杂等问题,开发了新型葡聚糖纳米颗粒T-Expand。该平台通过高密度偶联抗CD3/CD28抗体,实现高效T细胞扩增,且无需分离步骤。实验表明,T-Expand制备的CD19 CAR-T细胞具有更强的增殖能力、细胞毒性及持久性,在淋巴瘤小鼠模型中仅需1/4剂量即可完全清除肿瘤。该技术为简化CAR-T制造流程、提升临床疗效提供了新方案。

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近年来,CAR-T(嵌合抗原受体T细胞)疗法在血液肿瘤治疗中展现出显著疗效,但其临床应用仍面临两大瓶颈:一是传统扩增技术易导致T细胞耗竭,影响体内持久性;二是磁珠分离等复杂工艺限制了规模化生产。目前主流的人工抗原呈递细胞(aAPC)平台(如Dynabeads™)虽能有效激活T细胞,但其微米级尺寸和持续强信号刺激可能引发T细胞功能衰退。
为解决这一难题,丹麦技术大学联合莱布尼茨免疫治疗研究所的团队在《Nature Communications》发表研究,开发了一种基于葡聚糖的纳米级T细胞扩增平台T-Expand。该平台通过点击化学将抗CD3/CD28抗体高密度偶联至可生物降解的葡聚糖纳米颗粒表面,形成粒径约150纳米的仿生激活系统。研究显示,T-Expand不仅能实现与商用磁珠相当的扩增效率,更可显著降低PD-1+LAG-3+耗竭T细胞比例,并促进CD27+CD28+记忆性T细胞生成。在淋巴瘤小鼠模型中,T-Expand制备的CD19 CAR-T细胞仅需传统方法1/4的剂量即可完全清除肿瘤,且表现出更强的长期持久性。
关键技术方法
研究通过双乳化法制备叠氮化葡聚糖纳米颗粒,利用点击化学定向偶联DBCO修饰的抗CD3/CD28抗体;采用纳米颗粒追踪分析(NTA)、冷冻电镜(cryo-TEM)表征材料特性;通过流式细胞术评估T细胞表型;利用Incucyte实时成像系统分析体外杀伤效能;在免疫缺陷鼠(NXG)淋巴瘤模型中验证体内疗效;通过RNA测序(RNA-seq)解析转录组差异。
研究结果
1. T-Expand的特性表征
纳米颗粒表面抗体负载量达18.2 μg/mg,粒径分布均匀(173±37 nm)。与Dynabeads™相比,T-Expand的刺激活性在6天后自然衰减,避免过度激活。共聚焦成像显示,T-Expand可诱导Jurkat细胞形成多中心溶酶体颗粒簇,提示其能多位点激活T细胞。
2. CAR-T细胞的体外功能优势
T-Expand扩增的CAR-T细胞中效应记忆T细胞(TEM)占比提升至35-50%,连续三次再刺激后仍保持70%以上存活率。在低效靶比(1:10)条件下,其对Jeko-1淋巴瘤细胞的杀伤率显著高于Dynabeads™组(p<0.01)。
3. 体内抗肿瘤效能突破
小鼠实验表明,0.25×106剂量的T-Expand CAR-T细胞即可实现肿瘤完全清除,而传统方法即使用1×106剂量仍出现复发。脾脏内CD4+T细胞比例及骨髓中CD137+激活标志物表达均显著升高。
4. 转录组机制揭示
RNA测序发现T-Expand组高表达颗粒酶A(GZMA)、干扰素-γ(IFN-γ)等效应分子,以及CCR5、CXCL9等趋化因子相关基因,提示其具有更强的免疫细胞招募能力。基因集富集分析(GSEA)显示Th2/Th17细胞因子通路显著激活。
结论与展望
T-Expand通过纳米级尺寸效应和可控刺激动力学,解决了传统aAPC平台导致的T细胞耗竭问题。其生物可降解特性简化了生产工艺,而赋予CAR-T细胞年轻化表型的能力为实体瘤治疗提供了新思路。尽管研究中未观察到细胞因子释放综合征(CRS)风险,但在免疫健全模型中的安全性仍需进一步验证。该技术为下一代CAR-T疗法的高效、标准化制造奠定了坚实基础。

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