一项重大癌症突破：一个干细胞可生成1400万个杀癌“自然杀伤细胞”

NK细胞在人体抵御病毒和癌症的早期防御以及其他免疫功能中发挥着关键作用。由于其天生具有识别和摧毁异常细胞的能力，它们成为癌症治疗的理想工具。在嵌合抗原受体（CAR）-NK疗法中，科学家为NK细胞配备实验室设计的受体（即CAR），使其能够识别癌细胞上的特定标志物，从而更精准地攻击癌细胞。传统的CAR-NK疗法通常依赖从外周血或脐带血等来源收集的成熟NK细胞。这种方法存在诸多障碍，包括细胞间差异大、基因修饰效率低、生产成本高以及制备时间长等问题。

脐带血干细胞来源的NK细胞 中国科学院动物研究所王晋勇教授带领的团队开发了一种不同的方法。研究人员没有对成熟NK细胞进行修饰，而是从脐带血中提取CD34+造血干祖细胞（HSPCs）作为起始材料。从这些早期细胞中，他们成功生成了诱导性（即实验室生成的）NK细胞（iNK细胞）以及经CAR工程改造的iNK细胞（CAR-iNK细胞）。该研究成果发表在《自然-生物医学工程》杂志上。

此前，从脐带血来源的CD34+ HSPCs生成NK细胞的尝试面临效率低下和细胞功能不成熟的问题。为解决这些局限，该团队将基因工程步骤提前到细胞发育的更早阶段，直接在CD34+ HSPCs阶段进行操作。该策略结合了CAR转导、祖细胞的大量扩增以及定向诱导其向NK细胞谱系分化。

三步扩增与分化流程 研究人员采用了三阶段系统。首先，在经辐照的AFT024饲养细胞的辅助下，扩增CD34+ HSPCs（或经CD19 CAR转导的HSPCs）。在14天内，细胞数量大约扩增了800至1000倍。接下来，将扩增后的细胞与OP9饲养细胞共同培养，形成人工造血类器官聚集体，这种结构有助于NK细胞谱系的高效定向分化和发育。在最后阶段，已定向分化为NK细胞的细胞进一步成熟和增殖。这一过程产生了高纯度的iNK细胞或CAR-iNK细胞，且这些细胞表达内源性CD16。

单个干细胞的大量细胞产出 研究团队发现，单个CD34+ HSPC可生成多达1400万个iNK细胞或760万个CAR-iNK细胞。研究人员估计，一份典型脐带血单位的五分之一理论上可产生足够用于数千甚至数万个治疗剂量的细胞。另一项重大改进是大幅减少了CAR工程所需的病毒载体用量。与修饰成熟NK细胞通常所需的病毒载体量相比，该方法仅使用约1/140,000（培养第42天）至1/600,000（培养第49天）的病毒载体。

白血病模型中的强效杀瘤作用 在实验室测试中，iNK细胞和CAR-iNK细胞均表现出强大的杀瘤能力。在人B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）的细胞系来源异种移植（CDX）和患者来源异种移植（PDX）小鼠模型中，CD19 CAR-iNK细胞减缓了肿瘤生长并延长了实验动物的生存期。研究人员表示，这种新方法不仅提高了iNK细胞和CAR-iNK细胞的生产效率，还显著降低了CAR工程的成本。

该研究得到了中国科学技术部、国家自然科学基金委员会以及其他资助机构的支持。