巨噬細胞通過(guò)胞葬作用(efferocytosis)吞噬并清除體內每天產(chǎn)生的凋亡細胞,這一過(guò)程受阻,可能導致炎癥相關(guān)疾病。
在椎間盤(pán)(IVD)中,凋亡的髓核細胞(NPC)難以被有效清除,其積聚可導致炎癥微環(huán)境改變,破壞椎間盤(pán)內穩態(tài),并引發(fā)椎間盤(pán)退變(IDD),導致椎間盤(pán)逐漸失去彈性緩沖能力,可能引發(fā)慢性腰痛、神經(jīng)根壓迫或椎間盤(pán)突出。
2025年4月7日,華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬協(xié)和醫院楊操教授、王丙金醫生、譚磊醫生等,在 Cell 子刊 Cell Reports Meidicine 上發(fā)表了題為:Microneedle delivery of CAR-M-like engineered macrophages alleviates intervertebral disc degeneration through enhanced efferocytosis capacity 的研究論文。
巨噬細胞療法是一種新興的免疫治療方法,通過(guò)向患者體內注射、轉移或植入活化的巨噬細胞來(lái)實(shí)現治療效果。目前,此類(lèi)療法主要用于癌癥治療,以殺死腫瘤細胞并改善炎癥微環(huán)境。
為了提高免疫細胞的靶向性,提出了嵌合抗原受體(CAR)的概念,并在 T 細胞療法中獲得了成功,已有多項 CAR-T 細胞療法獲批上市。同時(shí),也有多項嵌合抗原受體-巨噬細胞療法(CAR-M)進(jìn)入臨床評估階段,并取得了顯著(zhù)效果。
然而,針對非腫瘤學(xué)應用的 CAR-M 療法策略卻幾乎沒(méi)有。因此,CAR-M 療法在更多疾病中的應用能夠拓展其治療前景。
在健康的成年人體內,細胞凋亡的過(guò)程是持續不斷的。這些凋亡的細胞必須迅速被體內的吞噬細胞(例如巨噬細胞和樹(shù)突狀細胞)清除,以防止其積聚,進(jìn)而避免細胞壞死時(shí)釋放出的細胞內物質(zhì)引發(fā)炎癥。
胞葬作用(efferocytosis),即對受損細胞和細胞內物質(zhì)的吞噬作用,對于維持機體的完整性以及細胞的穩態(tài)更新至關(guān)重要。近年來(lái),胞葬作用與疾病的關(guān)系已在諸如動(dòng)脈粥樣硬化、自身免疫疾病、慢性炎癥以及癌癥等多種疾病模型中得到研究。
腰痛(LBP)在全球范圍內普遍存在,影響著(zhù)成百上千萬(wàn)人,椎間盤(pán)退變(IDD)是腰痛的主要原因,并帶來(lái)了巨大的社會(huì )經(jīng)濟負擔。之前的研究顯示,椎間盤(pán)內環(huán)境穩態(tài)的破壞會(huì )導致其退變,特征為髓核細胞(NPC)丟失、細胞外基質(zhì)減少以及Ⅰ型膠原蛋白合成增加。重要的是,髓核細胞凋亡和局部炎癥細胞因子的積聚在椎間盤(pán)退變的進(jìn)展中發(fā)揮著(zhù)重要作用,并且是潛在的治療靶點(diǎn)。
巨噬細胞通過(guò) TIM-4 和 BAI1 等受體識別凋亡細胞上的磷脂酰絲氨酸配體,實(shí)現對凋亡細胞的吞噬和清除。因此,通過(guò)為巨噬細胞配備一種靶向凋亡細胞的 CAR,從而更好地發(fā)揮其促進(jìn)吞噬作用和組織修復的能力,是一項引人入勝且值得探索的工作。
然而,如何遞送這些治療性細胞存在著(zhù)一些尚未解決的問(wèn)題,例如,如何保持細胞的活性,以及如何減輕局部注射帶來(lái)的損傷。對于椎間盤(pán)退變(IDD)的細胞療法而言,傳統針刺注射本身造成的損傷,以及針刺注射過(guò)程中椎間盤(pán)的髓核區域局部機械和代謝環(huán)境的突然變化,給其臨床轉化帶來(lái)了挑戰。
微針(Microneedle,MN)是一種有效的藥物遞送工具,由微米級針尖和基底組成,能夠穿透一定厚度的組織,將小分子藥物、生物分子或細胞輸送到深層組織,實(shí)現精準治療。微針的優(yōu)點(diǎn)包括創(chuàng )傷小、可重復使用、精準緩釋以及能夠誘導物理反應或刺激。其微創(chuàng )、靈活且安全的特點(diǎn)大大減少了用藥劑量和不良反應。因此,將細胞療法與微針遞送系統相結合,是一種很有前景的治療手段。
在這項最新研究中,研究團隊提出了一種具有增強的胞葬作用能力的 CAR-eM 療法,用于治療椎間盤(pán)退變(IDD)。巨噬細胞在吞噬凋亡的髓核細胞(NPC)后會(huì )發(fā)生表型轉化和吞噬能力下降,但隨著(zhù) BAI1 表達上調,其吞噬凋亡細胞的能力會(huì )恢復。
研究團隊進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了一種微針遞送系統,將這種增強 BAI1 表達的 CAR-eM 細胞遞送至椎間盤(pán)深層,從而清除凋亡的髓核細胞,改善炎癥微環(huán)境,并修復受損的椎間盤(pán)。
該研究的核心發(fā)現:
在椎間盤(pán)內,發(fā)揮胞葬作用后,巨噬細胞的表型和吞噬能力會(huì )發(fā)生變化;
設計靶向胞葬作用的 CAR-M 樣工程化巨噬細胞(CAR-eM);
利用微針遞送系統將 CAR-eM 遞送至退變的椎間盤(pán);
微針遞送的 CAR-eM 可有效治療炎癥性椎間盤(pán)退變。
總的來(lái)說(shuō),該研究設計了增強 BAI1 表達的 CAR-eM 以及用于向椎間盤(pán)深層遞送 CAR-eM 的微針遞送系統,以發(fā)揮對椎間盤(pán)退變(IDD)治療作用。
論文鏈接:
https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(25)00152-1
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