膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）是最具侵襲性原發(fā)性腦腫瘤（之一），具有死亡率高、生存期短、預(yù)后差、復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)。在過(guò)去的幾十年里，針對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）的治療效果幾乎沒(méi)有取得什么突破性進(jìn)展，患者5年生存率僅為5%左右。

在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療中，手術(shù)和化療藥物的治療效果主要受到精細(xì)腦結(jié)構(gòu)、血腦屏障（BBB）或血腦腫瘤屏障（BBTB）的阻礙。特別是，將治療腦腫瘤的藥物給藥到中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）非常具有挑戰(zhàn)性。已發(fā)表的數(shù)百項(xiàng)研究顯示，給藥的納米顆粒劑量被遞送到實(shí)體瘤的比例不足1%，而被遞送到腦腫瘤中的不足0.8%。

中性粒細(xì)胞（Neutrophils）具有向炎癥部位遷移、穿越血腦屏障/血腦腫瘤屏障和浸潤(rùn)實(shí)體瘤的天然能力，因此可用于增強(qiáng)對(duì)腦腫瘤的靶向藥物遞送，以提高治療效果。然而，在中性粒細(xì)胞/化療給藥之前，需要侵入性手術(shù)切除腫瘤或腫瘤微環(huán)境啟動(dòng)來(lái)誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞募集的額外炎癥，這導(dǎo)致炎性手術(shù)邊緣以外腫瘤部位的中性粒細(xì)胞募集有限。此外，中性粒細(xì)胞遞送的化療藥物主要富集于脾臟，而不富集于腦腫瘤部位。中性粒細(xì)胞壽命短且易在體外凋亡，在患者術(shù)前大量提取中性粒細(xì)胞用于藥物遞送可能導(dǎo)致其中性粒細(xì)胞減少，這些障礙是的使用人類中性粒細(xì)胞進(jìn)行藥物遞送的可行性及安全性難以捉摸。因此，迫切需要一種安全有效的人中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的仿生給藥系統(tǒng)。

2023年4月20日，普渡大學(xué)包小平團(tuán)隊(duì)等在 Nature 子刊 Nature Communications 上發(fā)表了題為：CAR-neutrophil mediated delivery of tumor-microenvironment responsive nanodrugs for glioblastoma chemo-immunotherapy 的研究論文。

研究團(tuán)隊(duì)使用CRISPR-Cas9介導(dǎo)的基因敲入對(duì)人類多能干細(xì)胞（hPSC）進(jìn)行基因工程改造，以表達(dá)具有T細(xì)胞特異性CD3ζ或中性粒細(xì)胞特異性γ信號(hào)域的各種抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤CAR結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建出具有最佳抗腫瘤活性的CAR-中性粒細(xì)胞（CAR-NE），其能夠特異性且無(wú)創(chuàng)地遞送和釋放腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的納米藥物，以靶向膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，而無(wú)需在腫瘤部位誘導(dǎo)額外的炎癥。

這種化學(xué)免疫聯(lián)合療法在腫瘤小鼠模型中表現(xiàn)出優(yōu)越的特異性抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤活性，減少藥物脫靶遞送并延長(zhǎng)了腫瘤小鼠壽命。

總的來(lái)說(shuō)，該研究開(kāi)發(fā)的仿生CAR-中性粒細(xì)胞給藥系統(tǒng)是一種安全、有效和通用的藥物遞送平臺(tái)，為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等毀滅性疾病帶來(lái)了新的潛在治療手段。

嵌合抗原受體（CAR）修飾的T細(xì)胞（CAR-T）或自然殺傷細(xì)胞（CAR-NK）具有顯著的抗腫瘤活性，但它們?cè)趯?shí)體瘤中的療效仍然有限，部分原因是它們相對(duì)較低的遞送和腫瘤穿透能力。生理性血腦屏障（BBB）和血腦腫瘤屏障（BBTB）的存在進(jìn)一步阻礙了這些新興細(xì)胞療法對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）的療效。

中性粒細(xì)胞對(duì)各種癌癥具有先天免疫和可塑性，但其作為藥物遞送細(xì)胞載體的應(yīng)用研究較少。在這項(xiàng)研究中，包小平團(tuán)隊(duì)等認(rèn)為CAR-中性粒細(xì)胞（CAR-NE）可能在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療中產(chǎn)生良好的效果。

原代中性粒細(xì)胞壽命較短，對(duì)基因組編輯具有抗性，這限制了它們?cè)贑AR修飾的免疫治療中的應(yīng)用。人類多能干細(xì)胞（hPSC）更容易進(jìn)行基因組編輯，然后再大量分化為中性粒細(xì)胞，從而為免疫治療提供大量的高質(zhì)量CAR-中性粒細(xì)胞來(lái)源。

在這項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和篩選了四種具有T細(xì)胞或中性粒細(xì)胞特異性信號(hào)域的抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的氯離子通道毒素（CLTX）-CAR結(jié)構(gòu)，通過(guò)CRISPR-Cas9介導(dǎo)的同源重組將它們敲入hPSC的AAVS1安全港位點(diǎn)，并鑒定了一種優(yōu)化的CAR，其由36個(gè)氨基酸的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤靶向CLTX肽，CD4跨膜結(jié)構(gòu)域和CD3ζ胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成，用于中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤殺傷。

由此產(chǎn)生的穩(wěn)定表達(dá)CAR的hPSC分化為CAR-中性粒細(xì)胞，其維持了抗腫瘤N1表型，并在缺氧腫瘤微環(huán)境下表現(xiàn)出增強(qiáng)的抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤活性。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)合成了一種具有粗糙表面的可生物降解介孔有機(jī)二氧化硅納米顆粒（R-SiO2），并用于將化療藥物替拉扎明（TPZ）或替莫唑胺（TMZ）和JNJ-64619187裝載到hPSC分化而來(lái)的CAR-中性粒細(xì)胞中，這些中性粒細(xì)胞不受納米負(fù)載的傷害，并保留幼稚中性粒細(xì)胞固有的生物生理特性。

CAR-中性粒細(xì)胞裝載含有化療藥物的SiO2納米顆粒，顯示出優(yōu)越的抗膠質(zhì)母細(xì)胞瘤活性，這可能是由于CAR增強(qiáng)的直接細(xì)胞溶解和化療介導(dǎo)的腫瘤殺傷的結(jié)合。

在原位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤異種移植模型中，hPSC分化而來(lái)的CAR-中性粒細(xì)胞精確有效地將負(fù)載替拉扎明（TPZ）的SiO2納米顆粒遞送到腦腫瘤中，而無(wú)需侵入性手術(shù)切除以擴(kuò)大炎癥，并顯著抑制了腦腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)動(dòng)物存活時(shí)間，這代表了一種靶向和有效的化學(xué)-免疫聯(lián)合治療。

值得注意的是，通過(guò)對(duì)硅含量的檢測(cè)表明，20%的納米藥物通過(guò)CAR-中性粒細(xì)胞遞送到了腦腫瘤中，這遠(yuǎn)超常規(guī)納米藥物通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)的不足1%的腦腫瘤遞送效率。

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)了一種仿生CAR-中性粒細(xì)胞遞藥系統(tǒng)，并證明了其可作為一種安全、有效和通用的藥物遞送平臺(tái)，可用于治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和其他毀滅性疾病。