中科院深圳先进院蔡林涛课题组Adv. Mater.：“磁-声”序贯操控CAR-T细胞机器人的抗肿瘤精准免疫治疗

导语

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞为代表的细胞疗法在治疗恶性血液肿瘤方面取得了巨大成功，但由于严酷的肿瘤生理障碍和免疫抑制微环境严重抑制了CAR-T细胞的浸润与功能活性。近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）医药所蔡林涛团队与医工所马腾团队、集成所徐天添团队合作，在细胞微纳机器人抗肿瘤免疫治疗肿瘤领域取得新进展Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202211509）。

基于“磁-声”序贯操控的CAR-T细胞微纳机器人设计构建及工作原理示意图

（来源：Advanced Materials）

前沿科研成果

“磁-声”序贯操控的CAR-T细胞微纳机器人及其抗肿瘤原位免疫激活效应

CAR-T细胞作为一种“活的药物”，在肿瘤临床治疗方面取得了重大突破，已成为医药领域的重点发展方向。然而，作为一种单一疗法，免疫细胞治疗恶性实体瘤在安全性、有效性等方面仍存在严重不足。体内复杂生理屏障与肿瘤免疫抑制已成为细胞免疫疗法亟待解决的瓶颈问题。因此，针对恶性实体肿瘤亟需发展一种全新的工程细胞疗法，增强免疫细胞的穿透浸润与功能活性，这对肿瘤免疫治疗与抗肿瘤药物研发具有重要意义。

随着纳米化学、生物材料和机器人技术的不断发展和融合，以天然细胞、细菌和病毒等生命载体为基体，通过人工合成组件杂化形成的仿生微纳机器人在生物医学领域引起了广泛关注。研究表明，将机器人运动特性与免疫细胞结合起来，兼有两者的优势。机器人特性赋予了活细胞自主运动、导航、递送药物等特性，而运载细胞本身的存在使该系统继承了免疫细胞的生物学功能，从而实现其1+1 2的抗肿瘤功效。因此，基于纳米化学与细胞重编程技术，发展具有运动可控和活细胞固有特性的微纳生物机器人，为细胞免疫治疗实体瘤提供了新思路。

该研究报道了一种基于代谢-点击化学偶联技术构建的免疫磁珠工程化CAR-T活细胞微纳机器人（CAR-T cell Robots）。磁珠表面工程化的CAR-T细胞机器人展示了精准、可控的逆流和避障运动特性，并在磁场程序引导下保持特定路线。此外，磁珠与细胞形成的不对称结构使CAR-T细胞机器人表现出独特的声学操控特性，并在“磁-声”序贯驱动下主动迁移并浸润到人工肿瘤模型。在动物模型中，序贯驱动的CAR-T细胞机器人在可编程磁场引导下实现了长距离肿瘤靶向；随后，通过超声驱动CAR-T细胞迁移到肿瘤深层组织，显著增强了外源CD8+ CAR-T细胞的肿瘤深度浸润与富积。同时，anti-CD3/CD28免疫磁珠能有效刺激瘤内浸润CAR-T细胞的原位增殖和活化，显著提高其抗肿瘤效应并成功抑制肿瘤的生长。该序贯驱动引导细胞微纳机器人具有智能机器人自主导航、驱动的优势与天然活细胞药物的生物学特性，代表了一种全新的肿瘤精确定位和屏障穿透的多功能细胞治疗平台，这对抗肿瘤精准免疫治疗具有重要的科学意义。

图1. CAR-T细胞微纳机器人的构建与表征分析

（来源：Advanced Materials）

蔡林涛课题组简介

蔡林涛研究员简介

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