本文是一篇关于CAR-T细胞（嵌合抗原受体T细胞）治疗实体瘤的研究论文，发表于《National Science Review》期刊，2022年9卷，文章编号nwab172。该研究由来自浙江大学、加州大学洛杉矶分校、北卡罗来纳大学等多个机构的科研团队共同完成，主要作者包括Hongjun Li、Zejun Wang、Zhen Gu等。研究旨在解决CAR-T细胞在实体瘤治疗中面临的挑战，特别是由于实体瘤微环境的物理和免疫抑制屏障导致的CAR-T细胞浸润不足的问题。

研究背景

CAR-T细胞疗法在治疗B细胞恶性肿瘤方面取得了显著成功，尤其是在2017年FDA批准了CD19靶向CAR-T细胞用于治疗儿童急性淋巴细胞白血病后。然而，CAR-T细胞在实体瘤治疗中的效果却不尽如人意。实体瘤的微环境（Tumor Microenvironment, TME）具有异常的血管结构、致密的细胞外基质和高间质液压力，这些物理屏障阻碍了CAR-T细胞的浸润。此外，TME中的免疫抑制细胞和可溶性因子进一步抑制了CAR-T细胞的增殖和效应功能。手术是实体瘤治疗的主要手段之一，术后局部注射CAR-T细胞可能有助于克服这些物理屏障并防止肿瘤复发。然而，术后残留的微肿瘤扩散对CAR-T细胞的精确递送提出了严峻挑战。

研究方法

研究团队开发了一种多孔微针（Porous Microneedle, PMN）贴片，用于在肿瘤床或术后切除腔中局部递送CAR-T细胞。该贴片由生物相容性材料聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）制成，微针内部含有碳酸钙（CaCO3）微粒，通过盐酸蚀刻形成多孔结构。这种设计不仅能够保护CAR-T细胞在递送过程中不受损伤，还能确保CAR-T细胞在肿瘤中的均匀分布。研究团队首先在黑色素瘤模型中验证了该贴片的有效性，随后在胰腺癌模型中进一步验证了其广泛适用性。

研究结果

1. 微针贴片的制备与CAR-T细胞加载：研究团队通过模塑和聚合的方法制备了15×15的锥形微针贴片，微针高度为1500微米，基底半径为250微米。通过盐酸蚀刻，微针表面形成了5至20微米的孔隙，足以容纳CAR-T细胞。实验表明，加载CAR-T细胞的微针贴片在机械强度上略有下降，但仍足以穿透肿瘤组织。

2. CAR-T细胞的均匀分布与活性：在体外3D肿瘤模型中，PMN贴片介导的CAR-T细胞递送显示出比直接注射更均匀的分布。CAR-T细胞在PMN贴片中的增殖、细胞因子释放和细胞毒性活性与自由CAR-T细胞相当，表明PMN贴片不会损害CAR-T细胞的活性。

3. 体内抗肿瘤效果：在黑色素瘤小鼠模型中，PMN贴片介导的CAR-T细胞递送显著增强了CAR-T细胞在肿瘤中的浸润和增殖。与直接注射相比，PMN贴片递送的CAR-T细胞在肿瘤中的分布更广，且分泌的IL-2和IFN-γ水平更高。此外，PMN贴片递送的CAR-T细胞在术后模型中显著抑制了肿瘤复发。

4. 胰腺癌模型中的应用：在胰腺癌小鼠模型中，PMN贴片介导的CAR-T细胞递送同样显示出优越的抗肿瘤效果。与直接注射相比，PMN贴片递送的CAR-T细胞显著抑制了肿瘤生长，且肿瘤体积和重量均显著减小。

研究结论

该研究开发了一种新型的多孔微针贴片，能够实现CAR-T细胞在实体瘤中的均匀分布和高效递送。这种贴片不仅克服了实体瘤微环境中的物理屏障，还显著增强了CAR-T细胞的浸润和抗肿瘤活性。研究结果表明，PMN贴片介导的CAR-T细胞递送在黑色素瘤和胰腺癌模型中均表现出优越的抗肿瘤效果，尤其是在术后防止肿瘤复发方面具有重要应用价值。

研究亮点

1. 创新性递送平台：PMN贴片为CAR-T细胞在实体瘤中的局部递送提供了一种全新的平台，能够克服传统递送方法的局限性。
2. 均匀分布与高效递送：PMN贴片能够实现CAR-T细胞在肿瘤中的均匀分布，显著增强了CAR-T细胞的浸润和抗肿瘤活性。
3. 广泛适用性：该贴片不仅适用于黑色素瘤，还可用于其他实体瘤的治疗，如胰腺癌，展示了其广泛的临床应用潜力。

研究意义

该研究为CAR-T细胞在实体瘤治疗中的应用提供了新的思路和方法。通过开发多孔微针贴片，研究团队成功解决了CAR-T细胞在实体瘤微环境中浸润不足的问题，显著提升了CAR-T细胞的抗肿瘤效果。这一技术不仅具有重要的科学价值，还为实体瘤的临床治疗提供了新的工具和策略，有望在未来广泛应用于癌症治疗领域。

未来展望

尽管PMN贴片在CAR-T细胞递送中表现出显著的优势，但仍需进一步优化其孔隙率和细胞加载能力，以平衡机械强度和细胞活性。此外，如何实现大规模生产和符合GMP标准的存储也是未来研究的重要方向。总体而言，PMN贴片为CAR-T细胞治疗实体瘤开辟了新的道路，具有广阔的应用前景。