Communications Biology l 鯤石生物發布CAR-M類器官評估平臺

Communications Biology l 鯤石生物發布CAR-M類器官評估平臺

嵌合抗原受體巨噬細胞（CAR-M）憑借其卓越的免疫浸潤能力和高效的靶向殺傷效能，在實體瘤治療領域展示了顯著的臨床潛力。為了進一步促進CAR-M療法的臨床轉化與應用，開發高效、精準的評估體系以快速量化其浸潤與殺傷性能顯得尤為重要。這不僅有助于深入理解CAR-M的作用機制，還能為優化治療方案、提升患者預后提供堅實的數據支持。
類器官技術通過減少動物實驗和利用人源性組織，避免了物種差異帶來的偏差，特別適用于患者特異性的腫瘤研究和傳染病機制探索。此外，類器官可以構建多器官系統和長期培養，為研究藥物在多個器官間的相互作用及長期毒性效應提供了獨特的優勢。
近日，鯤石生物團隊、樸衡博邁團隊與張硌教授團隊三方聯合，利用樸衡博邁自主研發的3D NAC-Organ類器官技術平臺，建立了適用于鯤石生物設計研發的靶向HER2 CAR-M細胞的高通量體外篩選系統。科研團隊的最新研究成果，題為“3D DNA Origami Assembled Spheroid for Evaluating Cytotoxicity and Infiltration of Chimeric Antigen Receptor Macrophage (CAR-M)”的論文，已在國際知名學術期刊《Communications Biology》上發表。鯤石生物為該論文的第一通訊單位，其創始人尹秀山教授、樸衡博邁創始人宋光啟博士及聯合創始人趙翊丞教授以及張硌教授共同擔任通訊作者。

      研究團隊設計并構建了一種靶向HER2的CAR基因盒。使用高效基因轉導能力的病毒載體將CAR-HER2基因導入人單核細胞來源的巨噬細胞(hMDM)，和小鼠巨噬細胞系（RAW264.7）中，并實現了超過85%的CAR陽性表達。研究顯示，無論是hMDM CAR細胞還是RAW CAR細胞，雖然兩者之間存在一定的表型差異，但均展現出促炎表型，這種特性有利于增強HER2 CAR-M細胞在腫瘤微環境中的活性，進而提高其對腫瘤細胞的殺傷效率。

為了評估HER2 CAR-M細胞對HER2陽性細胞的吞噬與殺傷效能，本研究選用高表達HER2的卵巢癌細胞系SKOV3及帶有螢火蟲熒光素酶標記的SKOV3-fluc作為靶標。使用雙色標記策略對CAR-M細胞和靶標細胞分別染色，共培養后評估了CAR-M細胞的吞噬效率。流式實驗結果顯示，CAR-M細胞組（包括hMDM CAR細胞和RAW CAR細胞）對SKOV3細胞的吞噬效率上均顯著高于對照組。

進一步，采用LDH釋放實驗和螢火蟲熒光素酶活性檢測評估了HER2 CAR-M的殺傷效力。前者基于檢測受損細胞釋放的LDH酶活性來量化細胞毒性，后者通過監測熒光素酶活性的降低程度來反映細胞存活狀態的變化。結果一致表明：HER2 CAR-M細胞對SKOV3-Fluc細胞的殺傷效果顯著增強。

團隊應用自主研發的NAC-Organ技術構建了基于SKOV3細胞的3D卵巢癌實體瘤微球(NAC-Solid Tumor)，該模型具有較高的穩定性和活性，并且無需基質膠支撐，可與免疫細胞長期共培養，使免疫細胞能夠主動侵入腫瘤模型。通過活細胞實時成像系統觀察到，巨噬細胞能夠有效滲透進入該腫瘤模型。這種三維腫瘤模型成功模擬了腫瘤與免疫細胞之間的動態相互作用，是評估CAR-M細胞的靶向浸潤和殺傷效能的強有力平臺。

為了驗證HER2 CAR-M細胞對實體瘤的識別、滲透和細胞毒性，團隊利用卵巢癌SKOV3-Fluc細胞構建了三維腫瘤球體模型。通過將UTD-M細胞和HER2 CAR-M細胞與腫瘤球體共培養，評估了不同效應細胞與靶細胞比例（E/T）和作用時間下的浸潤和細胞毒性作用。結果顯示，HER2 CAR-M在不同E/T比例下均能有效浸潤腫瘤球體，尤其在E/T比為10:1時效果最為顯著。相比之下，UTD-M細胞僅表現出輕微的靶向性，難以深入腫瘤球體內部。在E/T比為10:1時，CAR-HER2-M細胞對實體瘤球體的細胞毒性顯著高于UTD-M細胞，并且這種浸潤能力和細胞毒性的提高隨著時間的推移逐漸增強。

本研究通過結合NAC-Organ技術和CAR-M細胞療法，在三維卵巢癌模型中系統評估了CAR-M細胞對實體瘤的靶向浸潤和殺傷能力，提出了一種創新的解決方案來應對實體瘤治療的復雜挑戰。研究結果不僅為CAR-M細胞的臨床應用奠定了堅實的科學基礎，還為個性化醫療和精準治療提供了新的思路和方法。