近日，中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员潘光锦团队在人多能干细胞来源基因工程化巨噬细胞抗肿瘤研发中取得新进展，研究提供了一种大规模生产用于实体瘤治疗的基因工程化巨噬细胞策略，并开发出一种功能增强型抗肿瘤基因工程化巨噬细胞。相关成果发表于《分子治疗—方法与临床开发》。
巨噬细胞可以被募集并驻留在肿瘤微环境中，在肿瘤发生过程中发挥重要作用。与T细胞、NK细胞等其他免疫细胞相比，巨噬细胞具有更好的肿瘤浸润能力，近年来其在实体瘤治疗中引起广泛的关注。肿瘤微环境存在多种免疫抑制机制，因此，基因工程化巨噬细胞已成为调节肿瘤微环境，治疗癌症的一种新型策略。然而，巨噬细胞来源受限和基因修饰操作难等问题限制了巨噬细胞疗法广泛应用。因此，开发更有效的方法来克服这些限制对于基因工程化巨噬细胞治疗实体瘤至关重要。
该研究利用人多能干细胞定向体外诱导分化产生成熟巨噬细胞，从1个T150培养瓶106个人多能干细胞开始，1个月内可产生109个以上的成熟巨噬细胞，从而克服细胞来源的局限性。研究者利用人多能干细胞无限自我更新的特性，通过基因编辑将IL12的基因靶向整合到人多能干细胞的特异性安全位点上，随后通过上述分化体系产生稳定分泌IL12的基因工程化巨噬细胞（iMac_IL12）。成熟巨噬细胞及成熟巨噬细胞_IL12表达巨噬细胞相关标识物，具有典型的巨噬细胞特性，如吞噬和极化，在转录组水平与人外周血单核细胞来源的巨噬细胞相似。白细胞介素12（IL12）通过刺激NK细胞和T细胞来促进免疫，具有改善肿瘤微环境的极大潜力。但是IL12的半衰期短，且系统给药副作用较大。研究者发现通过静脉移植，成熟巨噬细胞_IL12可以在小鼠体内被招募并稳定驻留在实体瘤组织中，降低其副作用。
接下来，研究者发现成熟巨噬细胞_IL12可以诱导PBMCs产生大量IFN-γ以增强免疫。在体外及体内实验中，成熟巨噬细胞_IL12对CD8+T细胞的维持、增殖和激活均具有积极作用，并且可以抑制T细胞的耗竭。此外，iMac_IL12显著促进T细胞对宫颈癌、神经胶质瘤和肺癌等肿瘤细胞系的杀伤。在小鼠CDX模型中，iMac_IL12联合T细胞可以显著抑制小鼠的肿瘤生长并延长生存周期，并在小鼠肿瘤转移模型中同样可以显著降低肿瘤负荷，延长生存周期，并减少肿瘤细胞向主要脏器转移。
该研究分化的成熟巨噬细胞可以克服巨噬细胞产品临床应用面临的的来源障碍，避免了巨噬细胞在基因编辑和病毒整合中的安全性和低效性等问题。该基因工程化巨噬细胞显示出T细胞依赖的强抗肿瘤作用，可以显著抑制肿瘤生长和系统性转移，提高癌症存活率，为基因工程化巨噬细胞的研发和应用提供了新的思路。
