嵌合抗原受体T细胞(Chimeric antigen receptor T cell,CAR-T)免疫疗法通过基因工程,让患者T细胞表达特定受体,增强其对肿瘤细胞的靶向性、杀伤活性和持久性,实现根治恶性肿瘤的目标,兼具精准性、快速性和高效性等优势。
标准的CAR-T治疗流程包括:(1)从病人自身外周血液中分离T细胞并纯化;(2)利用基因工程技术转染T细胞,制备CAR-T细胞;(3)扩增CAR-T细胞;(4)将CAR-T细胞回输至病人体内。
然而T细胞因其自身特性而难以被转染,主要原因包括:(1)作为非吞噬性细胞,T细胞很难主动摄取纳米粒;(2)细胞膜较薄且负电性较弱,降低了与纳米粒的静电结合并增强了细胞对转染的敏感性[1];(3)内吞入胞的纳米粒难以实现溶酶体逃逸:(4)质粒无法入核。
目前临床上主要利用具备主动侵袭性的慢病毒和逆转录病毒载体构建稳转的T细胞,但是其免疫原性、脱靶效应造成的安全隐患不容忽视;电穿孔是当下另一种转染T细胞的常用方式,虽然操作简单且适用范围广泛,但是会显著降低细胞存活率且影响细胞增殖。
2018年全球首款小干扰RNA(Small interfering RNA,siRNA)药物OnpattroTM(Alnylam Pharmaceuticals)上市,用于静注给药以治疗遗传性甲状腺素介导的淀粉样变性的多发性神经病,意味着脂质纳米粒(Lipid nanoparticle,LNP)成为FDA批准的首个核酸非病毒载体[2]。
LNP一般由四部分组成[3]:(1)可离子化脂质,在酸性缓冲液中通过静电作用与核酸结合形成复合物;在溶酶体环境中,被质子化而带有正电性的可离子化脂质与负电性的溶酶体内膜形成离子对,破坏溶酶体稳定性,实现溶酶体逃逸;(2)中性磷脂,帮助LNP形成双分子层结构,促使脂质纳米粒从层状相转变为倒置六角相,实现溶酶体逃逸;(3)胆固醇,增加双分子层稳定性,促进膜融合;(4)PEG化脂质,减少纳米粒之间的聚集,避免纳米粒与血浆中阴离子蛋白结合,降低非特异性摄取,延长体内半衰期。
良好的生物相容性,制备简单、成本低,安全性高,结构稳定可修饰,可装载多种不同的核酸等优点使脂质纳米粒在诸多核酸载体中脱颖而出,不过较低的转染率限制了其在T细胞转染中的临床应用。
激活之后的T细胞为了满足快速生长增殖以及合成细胞因子的需要,会提高对葡萄糖的摄取量和代谢速度[4],但是亲水性的极性小分子葡萄糖无法以自由扩散的方式通过细胞膜,而必须依赖葡萄糖转运体1 (Glucose transporter 1,GLUT1)。
邓东等[5]利用基因位点N45T和E329Q的突变,构建了朝向细胞膜打开的全长GLUT 1蛋白,测得的晶体结构表明它仅由一条多肽链组成,含492个氨基酸,有12个跨膜alpha;螺旋片段,其中8个跨膜螺旋组成膜内水溶性孔道,其余4个螺旋环绕内部螺旋以稳定孔道构像,跨膜结构的N端和C端通过膜内的螺旋束(Intracellular helical bundle,ICH)连接。
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