基于高能量密度聲鑷的細(xì)胞轉(zhuǎn)染技術(shù)，用于提升細(xì)胞和基因療法的療效和安全性

癌癥嚴(yán)重危害人們的生命健康，嵌合抗原受體T細(xì)胞（CAR-T）免疫療法是最具前景的腫瘤療法之一，被譽(yù)為“癌癥治療的第四次革命”。細(xì)胞轉(zhuǎn)染是CAR-T細(xì)胞治療的關(guān)鍵技術(shù)，通過基因轉(zhuǎn)導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)染患者的T細(xì)胞，表達(dá)嵌合抗原受體，使得患者的T細(xì)胞被“重編碼”后，能夠特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞，從而進(jìn)行選擇性殺傷。因此，細(xì)胞轉(zhuǎn)染直接影響了CAR-T的療效和安全性。

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院孟龍研究員等與美國杜克大學(xué)Tony Jun Huang教授合作，在Science子刊Science Advances上發(fā)表了題為“Acoustothermal transfection for cell therapy”的研究成果，并登上了該期雜志的封面。該研究創(chuàng)新地提出了利用高能量密度聲鑷誘發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生可控的微米量級(jí)形變，提高細(xì)胞膜通透性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原代免疫細(xì)胞、干細(xì)胞的高效、高通量轉(zhuǎn)染，為細(xì)胞免疫治療、基因治療提供了革新手段。

聲鑷技術(shù)是利用梯度聲場(chǎng)產(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)對(duì)聲場(chǎng)中的顆粒進(jìn)行捕獲、移動(dòng)、搬運(yùn)等操作的一種技術(shù)。該研究通過聲場(chǎng)的調(diào)制，提高了聲場(chǎng)的能量密度，產(chǎn)生了納牛量級(jí)的超聲輻射力，在聲鑷操控細(xì)胞空間運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了誘發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生微米級(jí)形變，拓展了聲鑷技術(shù)的應(yīng)用。該方法可提高細(xì)胞膜的流動(dòng)性，在細(xì)胞膜表面產(chǎn)生可修復(fù)微孔，從而有效提高細(xì)胞膜的通透性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原代免疫T細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）進(jìn)行高效轉(zhuǎn)染。而且，該方法可轉(zhuǎn)染大分子量質(zhì)粒，可對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞同時(shí)轉(zhuǎn)染CXCR4和BDNF兩種質(zhì)粒，轉(zhuǎn)染效率達(dá)89%。流式細(xì)胞儀和基因測(cè)序結(jié)果表明，利用該方法轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞活性約83.9%，保證了細(xì)胞轉(zhuǎn)染的安全性。

聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)原理及超聲對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞轉(zhuǎn)染多質(zhì)粒結(jié)果

對(duì)于轉(zhuǎn)染技術(shù)而言，不僅要保證細(xì)胞的活性，轉(zhuǎn)染細(xì)胞表達(dá)目的基因的功能更為重要。該研究建立了缺血性腦卒中模型小鼠，利用聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)使間充質(zhì)干細(xì)胞成功地表達(dá)了趨化因子受體CXCR4，并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后間充質(zhì)干細(xì)胞能夠有效富集于腦缺血引起的炎癥區(qū)域。而且，富集后的間充質(zhì)干細(xì)胞能夠釋放腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，顯著減小腦梗死體積。在體實(shí)驗(yàn)證實(shí)了聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)不僅可表達(dá)目的基因的功能，而且不會(huì)影響細(xì)胞原有的生物功能，這將為CAR-T細(xì)胞治療提供全新轉(zhuǎn)染工具，對(duì)于優(yōu)化CAR的設(shè)計(jì)和提高CAR-T的療效具有重要意義。

超聲轉(zhuǎn)染MSC后可有效富集腦缺血位置，縮小缺血性腦卒中模型小鼠腦梗死體積

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的鄭海榮院士、孟龍研究員、杜克大學(xué)的Tony Jun Huang教授為本文的通訊作者，劉秀芳博士、榮寧博士為文章的第一作者，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為論文第一單位。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1126/sciadv.adk1855


審核編輯：劉清