與標準靜脈給藥方法相比，治療細胞的新型遞送方法已顯示出治療實體瘤的前景，近期研究改造了可注射的水凝膠，用於CAR-T細胞和專門信號蛋白的遞送，改善實體瘤的治療。這種凝膠為機體內部提供了一個臨時的環境，免疫細胞在此繁殖並激活，準備對抗癌細胞。這種凝膠泵出活化的CAR-T細胞，隨著時間的推移不斷攻擊腫瘤。

如今，一種前沿的癌症治療方法讓研究人員興奮不已，它包括收集並重組病人的T細胞(一組特殊的免疫細胞)，然後將它們放回體內，以便檢測並摧毀癌細胞。雖然這種方法對白血病等廣泛存在的血癌有效，但很少能成功治療實體腫瘤。

現在，斯坦福大學的工程師們開發出了一種增強CAR-T細胞“攻擊力”的遞送方法。研究人員將CAR-T細胞和專門的信號蛋白添加到一種具有與生物組織相同的特性的水凝膠中，並在腫瘤旁邊注射該物質。根據4月8日發表在《Science Advances》上的一項新研究“Delivery of CAR-T cells in a transient injectable stimulatory hydrogel niche improves treatment of solid tumors”，這種凝膠為機體內部提供了一個臨時的環境，免疫細胞在此繁殖並激活，準備對抗癌細胞。這種凝膠泵出活化的CAR-T細胞，隨著時間的推移不斷攻擊腫瘤。

“很多CAR-T細胞領域都在關注如何自己製造出更好的細胞，但對於如何讓細胞在體內更有效的關注要少得多。”論文資深作者、斯坦福材料科學與工程學助理教授Eric Appel說。“因此，我們所做的工作完全是為改造更好細胞的補充。”

目前，靜脈注射是CAR-T細胞的主要給藥方式。在這種方法中，細胞進入血流並流經整個身體。但這種方法對於治療實體瘤並不理想，實體瘤往往是致密的，存在於特定的位置，具有隱藏和抵禦免疫細胞的防禦。

“這有點像一個戰場，充滿了可怕的東西試圖擊退這些T細胞，”該研究的主要作者、化學工程博士候選人Abigail Grosskopf說。“所以CAR-T細胞很難浸潤來攻擊腫瘤。”

為了強烈激活CAR-T細胞以根除腫瘤，細胞必須長期暴露於高濃度的特殊信號蛋白。這些被稱為細胞因子的蛋白質告訴工程免疫細胞快速複製並準備破壞腫瘤。然而，如果通過靜脈滴注全身給藥，啟動有效攻擊所需的細胞因子量將對身體其他部位產生毒性。

相反，Grosskopf和她的同事們製造出了一種凝膠，可以臨時容納腫瘤附近的細胞因子和CAR-T細胞。免疫細胞在那裏生長和增殖並不斷釋放以轟炸癌變的生長。

這種凝膠由水和兩種成分組成：一種由纖維素製成的聚合物，一種在植物中發現的材料和可生物降解的納米顆粒。當結合在一起時，兩個組分像分子Velcro一樣結合在一起——它們想粘在一起，但很容易被撬開。

Grosskopf說：“這種材料可以通過小針頭注射。然而，在注入之後，‘Velcro’再次發現自己，並轉變成為一個堅固的凝膠結構。”

凝膠的網狀結構編織得足夠緊密，以防止微小的細胞因子滑出。同時，該結構的連接足夠薄弱，使CAR-T細胞能夠將其打破，並在準備拆卸癌細胞時自由擺動。

治療小鼠腫瘤

在確定了最佳的凝膠配方來提供癌症治療後，研究團隊將其方法用於腫瘤小鼠的測試。

Grosskopf發現，所有注射同時含有CAR-T細胞和細胞因子的凝膠的實驗動物在12天後癌症消失了。她和她的同事們也嚐試隻輸送凝膠中的CAR-T細胞，但在一些小鼠中腫瘤消失得更慢或根本沒有。通過靜脈滴注或生理鹽水而不是凝膠給藥的治療對腫瘤的療效更差。

此外，凝膠在小鼠中未誘導不良炎症反應，並在數周內在體內完全降解。

研究小組還嚐試將凝膠治療注射到離腫瘤更遠的地方——在小鼠身體的對側遠離癌變生長處。讓大家大吃一驚的是，所有動物的腫瘤仍然消失了，盡管大約需要兩倍於在腫瘤旁添加治療的時間。

“我們評估的主要是腫瘤，您可以在旁邊注射。但不幸的是，我們仍然無法到達身體的所有組織，”Appel說。“這種遠離腫瘤注射的能力真的可能為治療任何數量的實體瘤打開了大門。”

Appel說，他的實驗室下一組實驗將進一步探索凝膠遞送方法治療遠處腫瘤的能力。

總的來說，這項研究提出了一種簡單有效的方法來改善一種有前景的癌症治療方法。

Grosskopf說：“我認為我們的凝膠的一個很大的好處是它們很容易製造：你混合兩種東西，然後注射。我們需要做一些更多的臨床前工作，但我認為有很大的前景。”