以下文章來源於幹細胞者說(公眾號)
誘導多功能幹細胞(iPSC)是顺利获得對外周分化的功能性細胞加入重編程因子,例如OCT3/4、SOX2、KLF4、MYC、NANOG及LIN28,逆向誘導出來的多功能幹細胞。iPSC擁有自體增殖能力和被誘導分化成各種功能細胞的能力,自2006年被首次報道以來,在基因編輯技術的加持下,iPSC已被开展為各種基因修飾的單克隆種子細胞株,可定向分化成各種抗腫瘤的免疫細胞。這種全新的細胞來源可以克服原代細胞基因編輯效率不高及細胞製備工藝不穩定的缺點。隨着人類對免疫細胞分化發育過程的深入分析,基因編輯技術的不斷優化突破及iPSC分化的免疫細胞的免疫原性被逐漸控制,相信在不遠的將來,iPSC來源的免疫細胞會越來越成熟,直到應用於臨床。以下列舉了iPSC分化的四種免疫細胞,以及基因編輯技術在其中的應用策略。
一、iPSC分化的T淋巴細胞(iT,以及iCART)
iPSC分化成CD34+的造血幹細胞後,顺利获得添加IL7、Flt3L、SCF、DLL1/DLL4的培養體系,可分化成iT淋巴細胞,這樣得到的iT通常會展現出一些奇怪的TCR表型,類似於先天免疫細胞或者γδTCR類型,例如CD4-CD8αβ-和CD8αα+型。為了得到常見的CD8αβ+型T淋巴細胞,可以在iPSC細胞上轉導入特定的TCR基因,然後再分化成iT淋巴細胞。隨着CRISPR/Cas9基因編輯技術的應用,在iPSC內敲入基因變得效率很高。然而,由於iPSC分化時候本身TCRα的存在,會發生錯配和附加組裝情況,造成T細胞內源抗原特異性受損,從而影響了T細胞的功能。
顺利获得轉入CAR分子到iPSC細胞中,再分化成iCART可以克服這一問題。CART顺利获得CAR而不是TCR來識別腫瘤細胞靶點,從而誘發抗腫瘤效應。據文獻報道,把CAR轉入iPSC或者直接轉導入iT製備出iCART,有和原代CARγδT相似的療效。此外,為了提高iCART在人體免疫系統下的續存時間,成為通用型免疫細胞,通常還會使用基因編輯技術:敲除β2M以避免宿主CD8T細胞攻擊,敲除CIITA以避免宿主CD4T細胞攻擊,敲除PVR和敲入HLA-E以避免宿主NK細胞攻擊。
二、iPSC分化的NK淋巴細胞(iNK,以及iCARNK)
iPSC分化成CD34+的造血幹細胞後,顺利获得添加IL3、IL7、IL15、Flt3L、SCF的培養體系,可以分化成自然殺傷NK細胞。iNK非常適合與抗體聯用,在iPSC階段敲入CD16α基因,得到的iNK增強了ADCC功能。此外,iCARNK成為強大的同源異體抗腫瘤細胞治療手段。在iPSC階段敲入NK特異的CAR分子基因,可以源源不斷製備出識別特定腫瘤靶點的iCARNK。由於NK細胞具有可以異體使用的天然優勢,但同時有增殖能力弱的缺陷,iPSC來源的NK細胞解決了來源穩定性的問題。同時在iPSC上做CAR的基因編輯也更有利於製備出高轉導效率的iPSC-CARNKT,來自美國的臨床研究傾向於在iPSC上用CRISPR/Cas9敲入CAR基因,而來自日本的臨床研究更傾向於用病毒載體的方式轉導iPSC CAR基因。
三、iPSC分化的巨噬淋巴細胞(iMacrophage)
iPSC分化成CD34+的造血幹細胞後,顺利获得添加M-CSF、GM-CSF、IFN-γ(M1型)、IL4(M2型)的培養體系,可以分化成iMacrophage。由於外周血來源的巨噬細胞幾乎沒有增殖能力,所以製備來源有限。在iPSC轉入cMYC、MDM2、BMI1和EZH2基因後,可以分化成iPSC-pML細胞,此後可以發育為iPSC-Macrophage。由於這個過程引入了致癌基因,因此iMacrophage现在還不能在臨床試驗中使用。M1型巨噬細胞具有很好的實體腫瘤浸潤能力,而且能夠抑制腫瘤細胞。當前已經有企業佈局iPS-CAR-Mac這一嶄新的領域。
四、iPSC分化的樹突狀細胞(iDC)
iPSC分化成CD34+的造血幹細胞後,顺利获得添加GM-CSF、IL4、TNF-α、OK432的培養體系,可以分化成樹突狀淋巴細胞(iDC)。從外周血CD14+單核細胞製備DC並不困難,但是後續需要顺利获得多肽識別或者RNA疫苗方式遞呈抗原,iDC可以直接在iPSC上基因編輯入特定抗原基因,從而大大縮短DC孵育遞呈T細胞的時間。使得DC-CTL治療性疫苗的臨床應用更有實際操作性。
五、小結
細胞治療技術蓬勃开展,已經有細胞藥物問世並造福腫瘤患者。然而自體免疫細胞製備的局限性束縛了細胞藥物市場推廣。通用型細胞藥物研發需要解決兩大問題來保證細胞在患者體內的續存:細胞藥物對患者的免疫細胞攻擊(GVHD)以及患者免疫系統對外來細胞藥物的排斥(HVGR)。iPSC誘導轉化成T/NK/MAC/DC均已在早期研發中實現,基因編輯技術在iPSC上的成功使用,使得克服GVHD和HVGR成為可能。然而基因敲入和敲除會造成特定基因的變化,從而帶來基因穩定的不確定性,特別是HLA基因存在的重要性,值得慎重考慮抉擇。
總之,iPSC和基因編輯技術的結合,為製備iPSC來源的免疫細胞藥物给予了無限可能,幹細胞藥物市場的前景十分光明。
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