据佩雷尔曼医学院科学家领导的最新研究报告，一种在体内产生瞬时工程嵌合抗原受体 (CAR) T 细胞的新型免疫治疗策略可以减少心力衰竭小鼠模型中的纤维化并恢复心脏功能宾夕法尼亚州。  实验性免疫治疗方法基于递送包裹在 T 细胞靶向脂质纳米颗粒 (LNP) 中的修饰 mRNA，以暂时重新编程 T 细胞以攻击活化的心脏成纤维细胞。  新报道的小鼠研究表明，由重编程的 CAR T 细胞引起的心脏成纤维细胞减少导致纤维化的显着逆转。

研究结果表明，该方法可用作治疗各种其他纤维化疾病或相关疾病的个性化治疗平台。 研究人员在发表的论文中指出，LNP-mRNA 技术也是实现近期 COVID-19 疫苗开发的关键 。 “标准 CAR T 细胞技术涉及在体外修改患者的 T 细胞，这对于常见疾病或在较不富裕的国家使用来说是昂贵且难以扩展的，”罗伯茨家族疫苗研究教授 Drew Weissman 医学博士说在宾夕法尼亚州。 “在体内制造功能性 CAR T 细胞极大地扩展了 mRNA/LNP 平台的前景。” Weissman 是研究人员报告的合著者，该报告的标题是“在体内产生的用于治疗心脏损伤的 CAR T 细胞”，研究人员在报告中总结道，“……我们开发了一种方法，可以用来避免从心脏中去除 T 细胞。通过将修饰的 mRNA 包装在能够在注射后在体内产生 CAR T 细胞的脂质纳米颗粒 (LNP) 中。” 高级研究作者是 Jonathan A. Epstein 医学博士、宾夕法尼亚大学医学首席科学官、执行副院长和佩雷尔曼医学院心血管研究的 William Wikoff Smith 教授。

心脏纤维化是心脏病的标志，在全世界数百万人的心力衰竭和死亡中起着至关重要的作用。  当成纤维细胞通过长期过量产生使心肌变硬、损害心脏功能的纤维物质来对心脏损伤和炎症作出反应时，就会发生纤维化。   然而，针对心脏纤维化的疗法仍然有限，并且充其量仅表现出适度的积极作用。   “纤维化既使心肌变硬，又对心肌细胞的健康和功能产生负面影响，”作者指出。   “尽管对活化的心脏成纤维细胞有深入的了解，但抗纤维化治疗的临床试验充其量只能显示出适度的效果。   此外，干预措施旨在限制纤维化进展，而不是在纤维化建立后对其进行重塑。

Epstein 及其同事开发的新技术基于 CAR T 细胞技术，到目前为止，该技术需要在实验室中采集患者的 T 细胞并对其进行基因重编程，以识别体内特定细胞类型上的标记。   然后可以使用细胞培养技术使这些特别靶向的 T 细胞增殖，并重新注入患者体内以攻击特定的细胞类型。  第一种 CAR T 细胞疗法由宾夕法尼亚和费城儿童医院的研究人员开发，并于 2017 年获得 FDA 批准用于治疗某些白血病，后来又批准用于淋巴瘤。

CAR T 细胞技术目前用于治疗癌症——在许多原本无望的病例中取得了显著成果——尽管科学家们长期以来一直设想利用这种方法治疗其他疾病。 Epstein 及其同事在 2019 年的一项研究中 表明，标准的 CAR T 细胞方法可用于攻击过度活跃的心脏成纤维细胞并恢复心力衰竭小鼠模型中的心脏功能。 然而，研究人员在他们的新报告中指出，“这项工作的一个警告是工程 T 细胞的无限期持续存在，类似于目前用于肿瘤临床环境的 CAR T 细胞疗法。”

当针对人类心力衰竭或其他纤维化疾病时，标准的 CAR T 细胞治疗方法会出现问题，因为活化的成纤维细胞在伤口愈合中也有重要作用。  经过基因重编程以攻击成纤维细胞的 CAR T 细胞可以在体内存活数月甚至数年，长期抑制成纤维细胞数量并损害伤口愈合。   正如作者评论的那样，“成纤维细胞活化是许多组织中正常伤口愈合过程的一部分，持续的抗纤维化 CAR T 细胞可能在未来受伤的情况下构成风险。”

对于他们的新策略，Epstein 及其同事设计了一种技术，用于生成一种临时的、可控的、程序上更简单的 CAR T 细胞疗法。  他们设计了编码靶向活化成纤维细胞的 T 细胞受体的 mRNA，并将 mRNA 包裹在脂质纳米颗粒中，这些脂质纳米颗粒本身覆盖在 T 细胞上的分子中。  我们生成了修饰的含有核苷的 mRNA，编码针对成纤维细胞活化蛋白（FAP；活化成纤维细胞的标记物）设计的 CAR，并将其包装在 CD5 靶向 LNP（称为“靶向抗体/LNP-mRNA 货物”或 CD5/LNPFAPCAR）中，”他们解释道。  科学家们指出，LNP-mRNA 技术对于目前在全球范围内使用的 mRNA COVID-19 疫苗也至关重要。  “LNP-mRNA 技术是最近在 COVID-19 疫苗开发方面取得成功的基础，并为其他治疗策略带来了巨大的希望。”

体内研究表明，当注射到小鼠体内时，封装的 mRNA 分子被 T 细胞吸收并作为模板产生成纤维细胞靶向受体，从而有效地重新编程 T 细胞以攻击活化的成纤维细胞。  然而，这种重新编程策略是暂时的。   mRNAs 在 T 细胞内仅存活几天——之后 T 细胞恢复正常，不再靶向成纤维细胞。

科学家们发现，尽管活动持续时间很短，但在模拟心力衰竭的小鼠中注射 mRNA 成功地重新编程了大量小鼠 T 细胞，导致动物的心脏纤维化显着减少，并恢复了大部分正常的心脏大小并且在治疗后一周没有持续抗成纤维细胞 T 细胞活性的证据。

研究人员声称：“这些实验结果提供了一个概念证明，即封装在靶向 LNP 中的修饰 mRNA 可以通过静脉内递送以在体内产生功能性工程 T 细胞。”  “改良的 mRNA/LNP 严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 疫苗的显着成功和安全性激发了广泛的努力，以扩展这一治疗平台以解决多种疾病。”

“纤维化是许多严重疾病的基础，包括心力衰竭、肝病和肾衰竭，这项技术可能会成为一种可扩展且负担得起的方式来解决巨大的医疗负担，”爱泼斯坦指出。  “但最显着的进步是能够为特定的临床应用设计 T 细胞，而无需将它们从患者体内取出。”

研究人员正在继续测试这种基于 mRNA 的瞬时 CAR T 细胞技术，希望最终能够开始临床试验。  “通过将 LNP 靶向特定的细胞类型，正如我们在此针对淋巴细胞所展示的那样，修饰的 mRNA 疗法可能具有深远的应用，”他们进一步表示。  该团队承认，需要进一步的研究来优化给药策略、LNP 组成和靶向方法，以优化治疗效果并限制任何潜在的毒性。   尽管如此，他们得出的结论是，“……一种能够设计特定免疫功能的‘现成’通用疗法的可能性为解决心力衰竭和其他纤维化疾病的巨大医疗负担提供了一种可扩展且负担得起的途径。”