癌症，一直是人類健康的重大威脅。近年來，免疫檢查點阻斷（ICB）療法成為癌症治療的新希望，它透過啟用患者自身的免疫系統來對抗。然而，這種療法也面臨著諸多挑戰，如副作用難以預測、有效響應率有限等。
2024 年 11 月 25 日，香港城市大學生物醫學工程學系史鵬教授團隊在學術期刊 Nature Communications 上發表了題為“In vivo gene editing of T-cells in lymph nodes for enhanced cancer immunotherapy”的研究論文。
該團隊提出了一種體內基因編輯策略，透過一種特殊的導電水凝膠電穿孔系統（hydro-EP），將靶向程式性細胞死亡蛋白 1（PD1）的 CRISPR-Cas9 基因編輯工具直接匯入淋巴結中的 T 細胞，從而實現對 T 細胞的改造，增強其抗腫瘤能力。透過對黑色素瘤小鼠模型進行體內基因編輯後，研究人員發現接受了治療的小鼠的細胞和體液免疫反應增強，體內腫瘤生長速度明顯減緩，體積顯著縮小，在生存率方面，治療組小鼠的生存時間也大幅延長，取得了良好的治療效果，為為改善 ICB 治療帶來了新的思路和方法。
研究人員首先構建了一種基於導電水凝膠的電穿孔系統，使程式性細胞死亡蛋白 1 (PD1) 靶向的 CRISPR-Cas9 DNA 直接進入淋巴結內的 T 細胞，隨後產生 PD1 缺陷型 T 細胞，以對抗腫瘤生長、轉移和復發。。
在實驗中，他們以小鼠黑色素瘤模型為研究物件，將 B16F10 黑色素瘤細胞注射到小鼠皮下，建立腫瘤模型。然後，利用 hydro-EP 系統對小鼠淋巴結進行區域性電穿孔，將 PD1-CRISPR-Cas9 質粒匯入 T 細胞。最終，研究人員發現，經過基因編輯的小鼠，其體內產生了更多的 PD1 缺陷型 T 細胞，這些 T 細胞能夠有效地浸潤到腫瘤組織中，發揮抗腫瘤作用。
在小鼠恢復期間，研究人員定期用電子卡尺測量腫瘤大小、記錄體重變化，並在特定時間採集淋巴結、腫瘤組織和血清樣本，檢測小鼠體內淋巴細胞比例與細胞因子水平。
實驗結果表現令人驚喜，在腫瘤生長抑制方面，接受 PD1-CRISPR-Ele 治療的小鼠，其腫瘤生長速度明顯減緩，與未治療組和其他對照組相比，腫瘤體積明顯縮小。在治療後的第 19 天，PD1-CRISPR-Ele 組小鼠的腫瘤體積僅為未治療組的約 1/5。在生存率方面，治療組小鼠的生存時間大幅延長，未治療組小鼠在約第 30 天全部死亡，而 PD1-CRISPR-Ele 組 80% 的小鼠在第 40 天實驗結束時仍然存活，這表明，體內基因編輯 T 細胞的方法在抑制腫瘤生長和延長小鼠生存期方面具有顯著的效果。
不僅如此，這種治療方法還能夠引發全身性的抗腫瘤免疫反應。在治療後的小鼠體內，細胞免疫和體液免疫均得到增強，腫瘤浸潤的 CD4+ 和 CD8+ T 細胞數量相比未治療組增加了近 6 倍，血清中腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-2（IL-2）和免疫球蛋白 G（IgG）等細胞因子的水平也顯著升高。這些變化表明，體內基因編輯後的 T 細胞能夠啟用免疫系統，增強機體對腫瘤的抵抗力。
更令人驚喜的是，該研究還展示了這種方法在預防腫瘤復發和抑制腫瘤轉移方面的潛力。在腫瘤切除後的復發模型中，接受 PD1-CRISPR-Ele 治療的小鼠，其腫瘤複發率明顯降低，僅有少數小鼠出現輕微復發；而在模擬腫瘤轉移的模型中，治療組小鼠的轉移瘤生長受到顯著抑制，生存期大幅延長。這意味著，這種新的治療策略有望為癌症患者提供更長期的保護，降低癌症復發和轉移的風險。
總而言之，從臨床應用的角度來看，這項研究為癌症免疫治療提供了一種全新的思路和方法。與傳統的治療方法相比，體內基因編輯 T 細胞的方法具有諸多優勢。
它不僅避免了繁瑣的體外細胞操作過程，減少了細胞收集和回輸帶來的風險和不便，同時也降低了治療成本。而且，這種方法能夠在體內直接產生具有抗腫瘤活性的 T 細胞，這些細胞可以持續發揮作用，為患者提供長期的免疫保護。此外，透過對淋巴結的區域性操作，減少了對全身免疫系統的影響，也降低了副作用的發生風險。
相信隨著對體內基因編輯策略與癌症免疫治療的進一步開發利用，有望在未來為癌症患者帶來更有效的治療方法和更好的生存質量。
參考文獻：
1、Qu, J., Wang, Y., Xiong, C. et al. In vivo gene editing of T-cells in lymph nodes for enhanced cancer immunotherapy. Nat Commun 15, 10218 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-54292-0
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