工程化外膜囊泡增强实体瘤CAR-T细胞治疗

Engineered outer membrane vesicles enhance solid tumour CAR-T cell therapy

作者信息Xianjun Li, Xuehan Li, Jiaqi Shi, Yingjing Li, Hanyu Zhang, Tianjun Chen, Hui Pang, Shuyuan Zhang, Shengnan Luo, Fengyi Liu, Shuang Li, Chujie Ding, Linlin Sun, Fan Xing, Tongsen Zheng
PMID41501251
发布时间2026-04
DOI10.1038/s41551-025-01575-6

实验完整度

包含体外细胞实验(4T1、CAR-T杀伤)、动物模型(乳腺癌、肝癌)及单细胞RNA测序等多层级验证,并进行了功能与机制验证。

主要模型

4T1乳腺癌细胞 Hepa1-6肝癌细胞 BALB/c小鼠乳腺癌模型 C57BL/6J小鼠肝癌模型

重点核对

POMVs表面aPD-L1 scFv表达验证 POMVs对4T1细胞PD-L1的阻断效果 CAR-T细胞对4T1-HER2细胞的特异性杀伤 BROAD-CAR递送HER2 ECD质粒表达抗原 BROAD-CAR-T在异质性和抗原阴性肿瘤模型中的疗效

摘要

嵌合抗原受体(CAR)-T细胞疗法治疗实体瘤面临的主要挑战包括免疫抑制性肿瘤微环境和抗原表达的异质性。细菌外膜囊泡(OMVs)天然激活免疫系统,并可被工程化用于药物递送。在此,我们开发了一种基于细菌OMV的免疫抑制逆转和优化抗原修饰平台用于CAR-T治疗(BROAD-CAR),其中OMVs被修饰以表达高亲和力抗PD-L1抗体,并装载编码CAR靶抗原的质粒。通过阻断PD-1/PD-L1信号通路,我们的肿瘤靶向平台在体外和体内均增强了CAR-T细胞的抗肿瘤活性,并通过改善肿瘤微环境促进CAR-T细胞扩增。BROAD-CAR还促进了实体瘤的原位抗原修饰,实现了对抗原异质性和抗原阴性肿瘤的CAR介导裂解,在乳腺癌小鼠模型中抑制了肿瘤复发和转移。我们的研究结果强调了一种安全有效的方法,可增强CAR-T疗法在实体瘤中的疗效和适用性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何同时克服实体瘤CAR-T治疗中免疫抑制微环境和抗原异质性两个挑战。
核心机制
BROAD-CAR平台通过OMVs激活先天免疫并阻断PD-1/PD-L1轴,重塑肿瘤微环境;同时递送抗原质粒使肿瘤细胞表达靶抗原,激活CAR-T细胞,增强抗肿瘤效应。
主要证据
体外实验显示POMVs降低PD-L1表达并增强CAR-T杀伤;体内实验显示BROAD-CAR-T在乳腺癌和肝癌模型中抑制肿瘤生长、延长生存,并促进CD8+ T细胞浸润和效应功能。
研究意义
提供了一种安全有效的策略,增强CAR-T疗法在实体瘤中的疗效和适用性,并可能扩展CAR-T治疗对缺乏明确治疗靶点肿瘤的应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

POMVs的制备与表征

验证表达aPD-L1 scFv的OMVs成功制备并具有生物学功能

从工程化大肠杆菌中提取OMVs,通过FCM、Western blot、TEM和NTA表征POMVs的表面修饰、大小和稳定性。

2

POMVs体外靶向与PD-L1阻断验证

验证POMVs特异性结合肿瘤细胞表面PD-L1并降低其表达

将POMVs与4T1细胞共孵育,通过共聚焦显微镜和FCM检测结合能力及PD-L1表达变化。

3

CAR-T细胞体外功能验证

验证抗HER2 CAR-T细胞的特异性杀伤及POMVs对其增效作用

构建抗HER2 CAR-T细胞,与4T1-HER2细胞共培养,检测细胞毒性、细胞因子分泌及PD-L1表达变化。

4

POMVs体内分布与肿瘤微环境重塑

评估POMVs在体内的肿瘤靶向性和对免疫抑制微环境的调节作用

通过IVIS成像观察POMVs在荷瘤小鼠体内的分布,并通过单细胞RNA测序和FCM分析肿瘤微环境中免疫细胞的变化。

5

BROAD-CAR平台体外抗原修饰与CAR-T激活

验证BROAD-CAR能递送HER2 ECD质粒至肿瘤细胞并激活CAR-T细胞

将BROAD-CAR与4T1细胞共孵育,检测HER2表达,并评估与CAR-T共培养后的激活标志物和细胞毒性。

6

BROAD-CAR-T体内抗肿瘤效果评估

评估BROAD-CAR-T在抗原异质性和抗原阴性肿瘤模型中的疗效和安全性

在4T1异质性肿瘤模型和Hepa1-6肝癌模型中,给予BROAD-CAR和CAR-T治疗,监测肿瘤体积、生存期和免疫细胞浸润。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco11995065
胎牛血清GibcoA5256701
青霉素-链霉素溶液BeyotimeC0222
嘌呤霉素MedChemExpressHY-B1743
异丙基β-D-1-硫代半乳糖苷MedChemExpressHY-15921
In-Fusion HD克隆试剂盒Takara639649
Sepharose CL-4B凝胶过滤柱Millipore Sigma52486
醋酸铀酰Merck201030
NanoSight NS300Malvern Instruments Company--
聚乙烯亚胺Merck408727
EasySep小鼠T细胞分离试剂盒StemCell19851
HEPES缓冲液Gibco15630106
MEM非必需氨基酸Gibco11140050
β-巯基乙醇Gibco21985023
白细胞介素-2Peprotech212-12
抗CD3抗体BioLegend100340
抗CD28抗体BioLegend102116
D-荧光素KKLKM11133
三磷酸腺苷MedChemExpressHY-B2176
DiO染料AbbkineBMD0072
DiI染料AbbkineBMD0071
Hoechst染料BeyotimeC1027
胰蛋白酶-EDTANCM BiotechC100C1
抗PD-L1抗体Abcamab205921
白细胞介素-4Gibco214-14
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Gibco315-03
巨噬细胞集落刺激因子Gibco315-02
DiR染料UmibioUR21017
LDH检测工作液BeyotimeC0019M
IL-2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0042
IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0048
CCK-8试剂盒Merck96992
细菌蛋白提取试剂盒Sangon BiotechC600596
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂MedChemExpressHY-K0010
磷酸酶抑制剂MedChemExpressHY-K0021
抗HER2抗体ThermoFisherMA5-14509
抗Myc抗体Abcamab32
ChemiDoc成像系统Bio-Rad12003153
抗IFN-γ抗体BioXcellBE0055
生物素化蛋白LGenScriptM00097
PE标记链霉亲和素BioLegend405203
醛/硫酸盐乳胶微球ThermoFisherA37304
PE标记抗Myc抗体Abcamab18443
脱氧核糖核酸酶IThermoFisher18047019
胶原酶PGibco17104019
LIVE/DEAD近红外染料ThermoFisherL34975
BD固定/破膜试剂盒BD Biosciences554722
抗IFN-γ抗体BioLegend505803
抗TNF抗体BioLegend502901
抗GZMB抗体BioLegend505803
转录因子检测试剂盒BD Biosciences562574
小鼠IFN-γProteintechAg23466
IFN-γ ELISpot板Mabtech3654-TP-10
DiD染料AbbkineBMD0073
HRP标记山羊抗兔IgGAbcamab6721
DAB底物试剂盒Abcamab64238
TNF ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044
MobiCube高通量单细胞3' RNA测序试剂盒MobiDropv.2.1
MobiNovaSP-100MobiDropA2A40001

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
POMV制备
E. coli菌株、诱导条件(IPTG浓度、温度、时间)、超速离心参数
阅读提示:Methods: Production and preparation of bacterial POMVs
CAR-T细胞制备
小鼠品系、T细胞分离试剂盒、激活抗体浓度、病毒转导效率、IL-2浓度
阅读提示:Methods: Preparation of mouse CAR-T cells
体外细胞毒性实验
E:T比例、POMV/BROAD-CAR浓度、共培养时间、LDH检测方法
阅读提示:Methods: Cytotoxicity assay, Figure legends 1l, 1m, 4g, 4h
体内肿瘤模型
小鼠品系、细胞系及数量、接种方式(原位/皮下/尾静脉)、给药剂量和时间、CAR-T细胞输注剂量
阅读提示:Methods: Animal models, Figure legends 3a, 5a, 6a
肿瘤微环境分析
组织消化方法、抗体克隆号、FCM染色方案、单细胞RNA测序文库制备和数据分析流程
阅读提示:Methods: FCM, Single-cell RNA sequencing and functional analysis