現今癌症療法開發的新趨勢為 CAR-T 細胞療法,利用蒐集並基因改造癌症患者的 T 細胞,再注射回患者體內以辨識癌細胞,進而將其毒殺。然而,此方法目前僅對散佈於循環系統的癌細胞有效,如白血病、淋巴癌、骨髓瘤等,對於實體腫瘤細胞仍鮮少有成功的案例。
來自美國史丹佛大學的工程師近期研發出能增強 CAR-T 細胞的攻擊力的新療法運輸技術,利用與生物組織相容的水凝膠(hydrogel)當基底,再加入基因改造過的免疫 T 細胞與細胞激素(cytokines),並將其注射在腫瘤周遭。此凝膠能在體內形成一個暫時的固體結構,供免疫細胞在對抗癌細胞前先在凝膠內進行複製與活化的前置作業。接著,凝膠內就含有可不斷對腫瘤打入活化的 CAR-T 細胞,能持續攻擊癌細胞。此最新癌症療法運輸技術日前刊登於 Science Advances 期刊中。
揭曉次世代藥物市場走向:由 2021~2022 美國 FDA 藥品核准看趨勢(基因線上國際版)
CAR-T 療法的特性使其不適合用於治療實體腫瘤
CAR-T 療法目前的給藥方式為靜脈注射(IV),透過血液循環讓 T 細胞流經全身,然而此療法通常對實體腫瘤的治療不甚理想。由於實體腫瘤內的癌細胞分佈密集,並存在於體內的特定位置,具有隱藏與防禦免疫細胞的能力,導致 CAR-T 細胞難以滲透並攻擊腫瘤細胞。
為了有效且強烈地激活 CAR-T 細胞以根除腫瘤,需讓其長時間暴露於高濃度的細胞激素中,以給予免疫細胞快速複製並毒殺腫瘤細胞的信號。然而,若透過靜脈注射,則細胞激素將可能會對體內其他部位產生毒性。因此史丹佛大學研究團隊著手研發一種凝膠,能讓細胞因子與 CAR-T 細胞停駐在腫瘤周遭部位,進行生長與增殖,再釋放 CAR-T 細胞至腫瘤內,阻礙癌細胞生長。
纖維素製成的水凝膠,讓 CAR-T 細胞先活化與複製
此凝膠主要由三種元素組成,分別為水、由纖維素(cellulose)所組成的聚合物 HPMC-C12 和可生物分解的 PEG-PLA 奈米顆粒(nanoparticles),當三者結合起來時就形成難以分離的水凝膠體(PNP hydrogel),可透過細小(21 gauge)的針頭進行注射,進入人體後便會形成堅固的凝膠結構。
凝膠的網狀結構連結的緊密程度也經過研究團隊精密的調整,能防止微小的細胞激素滲漏出,同時也能讓 CAR-T 細胞破壞結構以進入腫瘤細胞。
纖維素製成的水凝膠,讓 CAR-T 細胞先活化與複製
此凝膠主要由三種元素組成,分別為水、由纖維素(cellulose)所組成的聚合物 HPMC-C12 和可生物分解的 PEG-PLA 奈米顆粒(nanoparticles),當三者結合起來時就形成難以分離的水凝膠體(PNP hydrogel),可透過細小(21 gauge)的針頭進行注射,進入人體後便會形成堅固的凝膠結構。
凝膠的網狀結構連結的緊密程度也經過研究團隊精密的調整,能防止微小的細胞激素滲漏出,同時也能讓 CAR-T 細胞破壞結構以進入腫瘤細胞。
水凝膠結合 CAR-T 療法,12 天可有效、完全地消除小鼠腫瘤
在決定運輸 CAR-T 細胞療法最佳的凝膠配方後,研究團隊將其應用於小鼠腫瘤實驗中。實驗結果發現小鼠在注射含有 CAR-T 細胞與細胞激素的凝膠的 12 天後,小鼠體內腫瘤可完全被消除;且膠體並不會觸發小鼠體內任何發炎副作用,並在注射後數週內便可完全自行分解。
研究團隊也嘗試注射不含細胞激素,單含有 CAR-T 的膠體入小鼠中,發現腫瘤消失的速度緩慢許多,甚至無顯著療效;透過 IV 點滴運送 CAR-T 的方法對於腫瘤則更無作用。
遠距離腫瘤注射水凝膠療法也有效!
除此之外,研究團隊還嘗試注射凝膠至遠離腫瘤的相對位置,意外發現其仍具有完全消除腫瘤的療效,只是所花費的時間是將凝膠注射於腫瘤周遭的兩倍長。研究團隊指出,能在遠離腫瘤的部位注射仍有一定的療效,讓此療法可活用於各種實體腫瘤的治療。
本研究的第一作者 Abigail Grosskopf 博士候選人表示:「此療法的優勢是我們所研發的凝膠配方配置方法簡易,只需合成兩種材料就可注射。儘管目前還需要臨床前試驗,但我覺得這個新方法很具臨床潛力。」
研究團隊目前的下一步是研究凝膠療法能夠治療距離多遠的腫瘤,但目前的結果已顯示此凝膠為癌症療法運輸提供了簡單又有效的新技術。
延伸閱讀:CAR-T 療法的製程不簡單!淺談癌症治療利器的製備與發展參考資料:
1. https://news.stanford.edu/2022/04/08/gel-delivery-enhances-cancer-treatment/
2. Scinece Advances, 2022; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn8264
©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫:service@geneonlineasia.com