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背景介绍

免疫细胞疗法，是指将免疫细胞在体外进行改造后，输回人体进行治疗的技术。如CAR-T细胞疗法，就是将患者的T细胞在体外修饰，增强其特异性受体的表达后再回输到患者体内，靶向识别肿瘤细胞，在多种癌症的临床治疗上均有显著疗效。但是在目前的免疫细胞治疗中，细胞的体外修饰和增殖常常需要花费3～7周的时间，这对晚期和转移期的癌症患者来讲时间过长。在研究领域中，细胞体外功能化方法主要为纳米磁珠修饰或是层层自组装（LBL）法，不仅容易改变细胞的表面性质，而且不同功能分子的修饰方法缺乏通用性。

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本文亮点

1.作者将单宁酸（TA）与生物功能分子（蛋白、DNA或者mRNA）简单混合后，形成具有多种生物功能的多酚-纳米复合物。在Fe3+存在的条件下，这些纳米复合物通过多酚单元快速络合在细胞表面（10min），组装成具有生物功能的“细胞复合物”（Cellnex）。

2.这种基于多酚组装的细胞修饰方法具有极强的通用性，可以将不同生物功能分子与不同种细胞进行快速整合，为免疫细胞治疗和细胞工程改造提供了一套可定制的功能化修饰方案。

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图文解析

图1.细胞与多种生物功能分子通过TA组装成“纳米复合细胞”

红细胞表面修饰多种生物功能分子过程及表征：

1.TA的多酚单元与生物功能分子组装形成纳米复合物，并络合到细胞表面组装形成纳米网络（图1a-c）。

2.SEM显示红细胞与多酚-卵清蛋白（Phenol-OVA）纳米复物结合后，仍保持了典型的凹形结构。

3.荧光显微镜成像证实红细胞可以通过这种方法搭载蛋白、核酸、生物素等多种功能分子，形成一个“细胞工具箱”。

图2.多酚-蛋白质纳米复合物和复合红细胞的活性表征

多酚组装对生物分子的结构活性的影响及血液相容性评价：

1.圆二色性光谱结果显示BSA的α-螺旋结构在与多酚组装后保持不变，证明蛋白的结构在修饰后依然不受影响（图2a）。

2.ELISA结果显示不同浓度的TA与IL-4形成纳米复合物仍保持良好的活性（图2b）。

3.TEM和重建的三维强度图显示，Phenol-OVA（多酚-卵清蛋白）纳米复合物在天然红细胞表面形成了纳米结构（图2c），并且可以在PBS和血清环境中进行缓释（图2d）。

4.Phenol-OVA对细胞的毒性显著低于聚苯乙烯纳米粒子，当Phenol-OVA在细胞表面的搭载量低于24ug/L时几乎没有任何溶血发生，不同剂量的TA对红细胞膜的渗透性和完整性也几乎没有任何影响（图2e,f）。

图3.OVA修饰的红细胞特异性的靶向肺部毛细血管

OVA/红细胞靶向毛细血管的性能及机理研究：

1.将注射进小鼠体内后，只能在肝、肾部位检测到OVA信号，但是如果将注射入小鼠体内，5分钟后即可在肺部检测到OVA的存在，并且OVA缓释时间长达24小时以上。

2.组织切片结果显示，OVA/红细胞复合物能够特异性的靶向肺部微小的毛细血管组织。

3.为了进一步解释OVA/红细胞复合物靶向毛细血管的机理，作者将OVA/红细胞复合物注入预先粘附有上皮细胞的灌流小室中，研究其在“仿生血管”中的形变和运动行为。结果发现，Phenol-OVA功能化修饰后的红细胞刚性和运动形变没有变化，但是在仿生血管中的粘附力有所增加，因此导致了OVA/红细胞复合物在肺毛细血管长时间滞留。

图4.通用的细胞复合物组装“工具箱”和巨噬细胞复合物对肿瘤的识别作用

修饰方法的通用性及肿瘤细胞靶向给药性能：

1.基于多酚组装的细胞修饰方法是一个具有通用性的“工具箱”，可以广泛应用于单核细胞、巨噬细胞、NK细胞、T细胞、树突状细胞和癌细胞与生物分子的组装(图4a,b)。

2.将PD-L1抗体和巨噬细胞组装形成的复合物可以有效的识别4T1肿瘤球体(图4c)，并将PD-L1抗体运输到中心进行给药(图4d-f)。

3.小鼠体内实验显示，PD-L1抗体/巨噬细胞复合物可以显著抑制瘤体的生长，促进免疫检查点的阻断，同时对小鼠的体重生长没有影响。

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结论

通过多酚将功能分子与活细胞组装成复合物的方法，是一种非常高效、简便、具有通用性的体外细胞功能化修饰策略。OVA/红细胞复合物具有选择性靶向毛细血管结构的能力，可用于治疗肺癌或慢性呼吸道感染；与PD-L1抗体结合的巨噬细胞复合物能够穿透4T1乳腺癌肿瘤球体，缓释出PD-L1抗体，显著增强小鼠体内的肿瘤治疗效果。随着新的功能分子和治疗方法的不断发展，这种简单易行的细胞功能化修饰方法为免疫细胞治疗应用和细胞工程改造提供了一个非常有前景的技术平台。

文献来源：