基于高能量密度聲鑷的細胞轉(zhuǎn)染技術(shù)，用于提升細胞和基因療法的療效和安全性

癌癥嚴重危害人們的生命健康，嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）免疫療法是最具前景的腫瘤療法之一，被譽為“癌癥治療的第四次革命”。細胞轉(zhuǎn)染是CAR-T細胞治療的關(guān)鍵技術(shù)，通過基因轉(zhuǎn)導的方法轉(zhuǎn)染患者的T細胞，表達嵌合抗原受體，使得患者的T細胞被“重編碼”后，能夠特異性識別腫瘤細胞，從而進行選擇性殺傷。因此，細胞轉(zhuǎn)染直接影響了CAR-T的療效和安全性。

近日，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院孟龍研究員等與美國杜克大學Tony Jun Huang教授合作，在Science子刊Science Advances上發(fā)表了題為“Acoustothermal transfection for cell therapy”的研究成果，并登上了該期雜志的封面。該研究創(chuàng)新地提出了利用高能量密度聲鑷誘發(fā)細胞產(chǎn)生可控的微米量級形變，提高細胞膜通透性，實現(xiàn)了對原代免疫細胞、干細胞的高效、高通量轉(zhuǎn)染，為細胞免疫治療、基因治療提供了革新手段。

聲鑷技術(shù)是利用梯度聲場產(chǎn)生的力學效應對聲場中的顆粒進行捕獲、移動、搬運等操作的一種技術(shù)。該研究通過聲場的調(diào)制，提高了聲場的能量密度，產(chǎn)生了納牛量級的超聲輻射力，在聲鑷操控細胞空間運動的基礎上，實現(xiàn)了誘發(fā)細胞產(chǎn)生微米級形變，拓展了聲鑷技術(shù)的應用。該方法可提高細胞膜的流動性，在細胞膜表面產(chǎn)生可修復微孔，從而有效提高細胞膜的通透性，實現(xiàn)了對原代免疫T細胞、間充質(zhì)干細胞（MSC）進行高效轉(zhuǎn)染。而且，該方法可轉(zhuǎn)染大分子量質(zhì)粒，可對間充質(zhì)干細胞同時轉(zhuǎn)染CXCR4和BDNF兩種質(zhì)粒，轉(zhuǎn)染效率達89%。流式細胞儀和基因測序結(jié)果表明，利用該方法轉(zhuǎn)染后的細胞活性約83.9%，保證了細胞轉(zhuǎn)染的安全性。

聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)原理及超聲對間充質(zhì)干細胞轉(zhuǎn)染多質(zhì)粒結(jié)果

對于轉(zhuǎn)染技術(shù)而言，不僅要保證細胞的活性，轉(zhuǎn)染細胞表達目的基因的功能更為重要。該研究建立了缺血性腦卒中模型小鼠，利用聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)使間充質(zhì)干細胞成功地表達了趨化因子受體CXCR4，并發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染后間充質(zhì)干細胞能夠有效富集于腦缺血引起的炎癥區(qū)域。而且，富集后的間充質(zhì)干細胞能夠釋放腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，顯著減小腦梗死體積。在體實驗證實了聲鑷轉(zhuǎn)染技術(shù)不僅可表達目的基因的功能，而且不會影響細胞原有的生物功能，這將為CAR-T細胞治療提供全新轉(zhuǎn)染工具，對于優(yōu)化CAR的設計和提高CAR-T的療效具有重要意義。

超聲轉(zhuǎn)染MSC后可有效富集腦缺血位置，縮小缺血性腦卒中模型小鼠腦梗死體積

中國科學院深圳先進技術(shù)研究院的鄭海榮院士、孟龍研究員、杜克大學的Tony Jun Huang教授為本文的通訊作者，劉秀芳博士、榮寧博士為文章的第一作者，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院為論文第一單位。該研究獲得了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1126/sciadv.adk1855


審核編輯：劉清