空背包激活免疫系统对抗癌症

哈佛大学威斯研究所和哈佰德大学约翰·A·保罗森工程与应用科学学院的团队帮助推进了中性粒细胞治疗癌症的研究。他们在近期发表在《Nature Biomedical Engineering》上的一篇文章中表明，通过将称为“背包”的圆盘状微粒附着在中性粒细胞上，可以维持这些细胞处于抗肿瘤（N1）状态。当这些处理过的中性粒细胞被注入患有癌症的小鼠体内时，它们激活了其他免疫细胞对疾病产生了反应，包括自然杀伤（NK）细胞和T细胞。接受治疗的小鼠肿瘤更小且存活时间更长，并且当携带背包的中性粒细胞与常见的“检查点抑制剂”癌症药物结合使用时，效果甚至更好。

中性粒细胞40多年来一直被用于增强接受化疗的癌症患者的免疫系统，化疗会耗尽他们的身体抵抗感染的能力。但是，直接利用中性粒细胞来攻击癌症本身是未知领域。Kumbhojkar和他的合作者决定使用在Wyss核心成员Samir Mitragotri博士实验室开创的背包技术来探索这一领域。

背包微粒以前已经用于影响称为巨噬细胞的免疫细胞的行为，成功激活它们以治疗动物模型中的癌症、多发性硬化症和创伤性脑损伤。最近的研究揭示，中性粒细胞类似于巨噬细胞，因为它们可以处于促炎或抗炎状态。由于他们之前成功地用背包控制了巨噬细胞的状态，研究人员认为这种方法也应该适用于中性粒细胞。

中性粒细胞在与太大而无法吞噬的外来物质，如木屑或手术植入物等物体接触时，会经历一系列生物学变化，警示身体的免疫系统面临威胁。研究人员设计了一个足够大以触发这种反应的背包，但又足够小以跟随中性粒细胞移动并不妨碍其正常功能。他们创造了一种新型的背包，称为Cyto-Adhesive Micro-Patches (CAMPs)：这是一种由两种聚合物混合而成的圆盘状微粒。与以前的背包不同，CAMPs不含任何设计用于传递到宿主细胞的生物活性化学物质。为了帮助CAMPs附着在中性粒细胞上，他们添加了一小片抗体片段，该抗体片段能够结合到细胞表面的特定蛋白质。

研究人员将CAMPs与新鲜的小鼠中性粒细胞混合后发现，它们很容易粘附在细胞上而不会伤害它们。携带CAMPs的中性粒细胞迅速释放出几种指示对免疫威胁的激活分子，无论是在实验室还是注射到小鼠体内时。他们还发现，CAMPs导致中性粒细胞中的4000多个基因的表达与未处理的中性粒细胞不同。具体来说，携带CAMPs的中性粒细胞表达了更多与抗肿瘤状态相关的基因，以及编码促炎细胞因子的基因。当与其他免疫细胞（包括CD8+、T细胞、NK细胞、树突状细胞和巨噬细胞）共培养时，携带CAMPs的中性粒细胞也将它们激活。

在体外对人类中性粒细胞进行类似实验后，他们观察到了类似的效果，表明结果可能可以推广到人类。

接下来，研究人员需要确定处理后的细胞在输注前可以维持多久。Mitragotri实验室的成员正在继续探索中性粒细胞治疗其他癌症的能力，包括胶质母细胞瘤，并使用他们的背包技术将不同的免疫细胞类型夹在一起，以改善它们对目标组织的传递。