CAR-T細胞
是一種經過基因改造、能夠攻擊癌細胞的免疫細胞，目前已用於治療部分血液癌症。然而，美國只有約5%的醫院具備生產和提供CAR-T細胞療法的能力。對許多患者來說，這意味著細胞需要經過冷凍處理後長途運輸。
為了讓更多患者能夠獲得這種療法，麻省理工學院（MIT）的研究人員開發出一種新方法，旨在保護細胞免受冷凍保存和運輸過程中的損傷。這一技術大幅減少了目前用於保護細胞的化學防腐劑的用量，有望使更多醫院能夠為患者提供這一治療選項。
與使用需要在治療前去除的冷凍保護化學品不同，研究人員採用了一種無毒的抗凍糖來保存細胞。
"從理論上講，採用這種方法，細胞解凍後可以直接注射，無需任何額外處理步驟。我們認為，這將使更多癌症治療中心能夠提供CAR-T細胞療法。"MIT科赫綜合癌症研究所（Koch Institute for Integrative Cancer Research）首席研究員、本研究論文共同主要作者Ana Jaklenec表示。該研究本周發表於《生物技術趨勢》（Trends in Biotechnology）。
研究顯示，採用這種方法保存的細胞存活率更高，並已在小鼠實驗中成功用於治療淋巴瘤和膠質母細胞瘤。MIT大衛·H·科赫講席教授Robert Langer也是本文的共同資深作者，MIT博士後Amy Lee和Khanh Tran為論文的主要作者。
細胞保存技術的革新
製備CAR-T細胞時，醫生首先從患者血液樣本中分離出T細胞，再對這些細胞進行基因工程改造，使其表達一種名為嵌合抗原受體（CAR）的蛋白質，該蛋白質可靶向癌細胞上的特定蛋白。
隨後，細胞需要經過數周的增殖培養，直到數量足夠後再回輸至患者體內。目前只有少數醫院具備生產和使用這些細胞的能力，大多數CAR-T細胞須在集中實驗室設施中製備完成，冷凍後再運往各地醫院或癌症治療中心。
為防止冰晶損傷細胞膜，目前通常使用一種名為二甲基亞碸（DMSO）的化學物質對細胞進行處理，以阻止冰晶形成。但在回輸前必須將DMSO去除，而大多數醫院並不具備這項專業能力，這也制約了它們提供CAR-T細胞療法的能力。
去除DMSO的過程本身也會對細胞造成損傷，降低存活的CAR-T細胞數量和療效。MIT團隊希望找到一種減少乃至消除DMSO使用的方法，從而讓更多患者能夠獲得這種治療。
"我們審視了這一細胞生產流程，尋找改進空間，以提升療效，並最終實現細胞向治療中心的便捷配送。我們的目標是消除這種化學物質的添加，轉而專注於使用糖類等安全輔料。"Jaklenec說道。
研究人員採用了兩種科學家此前已用於幫助細胞抵禦低溫的糖類物質——海藻糖和蔗糖。這兩種糖能幫助細胞在低溫環境中保護蛋白質不發生變性，並抑制冰晶形成。這種抗凍機制廣泛存在於北極生物中，例如北美林蛙，幫助它們在極度低溫下存活。
為將糖分子導入細胞，研究人員採用了電穿孔技術——通過向細胞施加微弱電流，短暫在細胞膜上打開孔洞，使糖分子等大分子得以進入。研究發現，仍需添加少量DMSO，但其用量已低至無需在治療前去除的水平。
"我們相信，這一冷凍保存策略能夠真正提升細胞療法的可及性，因為採用這種方案，無需去除冷凍保護劑，細胞解凍後即可直接使用。"Lee說。
更高效的治療效果
研究人員將這一技術應用於CAR-T細胞和間充質幹細胞——後者可分化為多種細胞類型，在再生醫學領域具有重要潛力。對兩類細胞而言，以糖類作為主要冷凍保護劑時，細胞在凍融過程中的存活率均高於使用DMSO的傳統方法。
研究人員還在小鼠模型中，使用解凍後的CAR-T細胞治療非霍奇金淋巴瘤和膠質母細胞瘤。接受新方案保存CAR-T細胞治療的小鼠，存活率高於接受傳統DMSO保存細胞治療的小鼠。
"活體生物治療產品的保存方法長期以來創新有限，在規模化層面仍缺乏充分研究，且往往損害解凍後細胞的活力與功能。我們認為，這些發現強調了對細胞療法生產每一環節進行全面表徵與優化的重要性，這將對治療效果產生深遠影響。"Tran說道。
研究團隊目前希望與醫院合作，探索這一新技術能否順利融入CAR-T細胞的生產與解凍流程。
"如果在細胞活力和功能方面的驗證結果令人滿意，我們或許會開展一項小規模的患者臨床試驗。"Jaklenec表示。
波士頓兒童醫院及哈佛醫學院兒科學教授、霍華德·休斯醫學研究所研究員Vijay G. Sankaran雖未參與本研究，但對其潛在應用前景表示高度期待。
"作為一名兒科血液腫瘤科醫生，我們使用的許多細胞療法——包括CAR-T細胞和造血幹細胞——都需要採集和冷凍大量細胞，以確保解凍後有足夠數量的健康細胞可供患者使用。這項研究提出了一種創新方法，有望幫助更多細胞在凍融過程中存活，從而使這些強效療法更加可靠和有效。當然，還需要進一步的研究，以在臨床應用場景中驗證這些結果。"Sankaran說道。
本研究得到了MIT科赫研究所路德維希中心博士後獎學金及MIT納米醫學癌症研究中心（Marble Center for Cancer Nanomedicine）聚合學者計劃的支持。
Q&A
Q1：CAR-T細胞療法為什麼目前難以普及？
A：CAR-T細胞療法普及面臨兩大核心障礙：一是美國只有約5%的醫院具備生產和提供CAR-T細胞的能力，大多數細胞需在集中實驗室製備後冷凍運輸；二是現有冷凍保存方法依賴化學物質DMSO，回輸前必須去除，但大多數醫院不具備這項專業能力，限制了療法的推廣。
Q2：MIT的新冷凍保存技術與傳統DMSO方法相比有哪些優勢？
A：MIT的新技術以海藻糖和蔗糖兩種無毒抗凍糖替代大量DMSO，通過電穿孔技術將糖分子導入細胞。其核心優勢在於：細胞解凍後可直接注射，無需額外去除冷凍保護劑的步驟，大幅降低了醫院的操作門檻。同時，採用新方案保存的CAR-T細胞存活率更高，在小鼠實驗中治療淋巴瘤和膠質母細胞瘤的效果也優於傳統方法。
Q3：電穿孔技術在新冷凍保存方案中起什麼作用？
A：電穿孔技術是將糖分子導入細胞的關鍵手段。糖分子體積較大，無法自然穿透細胞膜。研究人員通過向細胞施加微弱電流，短暫在細胞膜上形成小孔，使海藻糖和蔗糖等大分子得以進入細胞內部，從而在細胞冷凍時發揮抗凍保護作用。
