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)。在過去的幾十年里,，針對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）的治療效果幾乎沒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實(shí)體瘤的天然能力,，因此可用于增強(qiáng)對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)境啟動來誘導(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了腫瘤小鼠壽命。

總的來說,，該研究開發(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，為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤等毀滅性疾病帶來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,，但它們在實(shí)體瘤中的療效仍然有限，部分原因是它們相對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)胞療法對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM）的療效,。

中性粒細(xì)胞對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,，對基因組編輯具有抗性,，這限制了它們在CAR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,，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，延長動物存活時間,，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，通過對硅含量的檢測表明,，20%的納米藥物通過CAR-中性粒細(xì)胞遞送到了腦腫瘤中,，這遠(yuǎn)超常規(guī)納米藥物通過循環(huán)系統(tǒng)的不足1%的腦腫瘤遞送效率。

總的來說,，這項(xiàng)研究開發(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,，可用于治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和其他毀滅性疾病。