细胞疗法是通过重新编程细胞来增强或恢复其功能来治疗疾病的一种创新方法。这些疗法通常使用来自患者（自体）或合适供体（同种异体）的免疫细胞。细胞分离出来后，经过重新编程、扩增，再输回患者体内，以治疗特定疾病。
脂质纳米颗粒 (LNP) 是推动这些进步的具有前景的技术之一。LNP 提供灵活的非病毒基因递送平台，可递送核糖核酸 (RNA)，从而调节基因表达或实现精确基因编辑。
利用 RNA-LNP 重新编程细胞
- T 细胞分离：分离患者的 T 细胞。
- mRNA 封装：将编码针对疾病特异性生物标志物的嵌合抗原受体 (CAR) 的 mRNA 封装到 LNP 中。
- mRNA 递送：LNP 介导 mRNA 递送至活体 外 T 细胞。
- CAR 表达：T 细胞将 mRNA 转化为 CAR 蛋白，并提呈于细胞表面。
- T 细胞扩增和输注：将工程化 CAR T 细胞扩增并输注回患者体内，使其对 CAR 识别的靶点产生免疫应答。
图 1. 利用非病毒基因递送技术进行自体嵌合抗原受体 T 细胞工程改造
该方法利用封装在 LNP 中的 RNA，提供了一种更简化和可放大性的替代方案。基于 LNP 的递送不需要生产细胞培养，从而简化了生产过程并缩短了开发时间。
细胞疗法开发
开发细胞疗法是一个多步骤过程，从选择正确的靶点到扩大生产规模。在细胞疗法中，RNA-LNP 用作试剂，而非最终药品。然而，非病毒基因递送可以调节基因表达，将细胞工程改造为细胞疗法，并具有以下几大优势：
- 简化生产：LNP 不需要复杂的细胞培养系统，从而使工艺更快、更具可放大性
- 降低基因组整合风险：mRNA 不会整合至宿主基因组中，从而降低了意外基因修饰的风险
- 多功能性：LNP 可以轻松适应不同的细胞类型和应用，从 CAR T 细胞疗法到基因编辑。
下图所示框架的各个方面有助于指导和加速 RNA-LNP 活体 外重编程试剂的优化，这对生产细胞疗法产品至关重要。
图 2. 支持细胞疗法重编程试剂开发的基因药物框架
- 靶点选择：第一步是选择抗原，通常是在癌细胞中过度表达的生物标志物。mRNA 用于编码 CAR 结构，使研究人员能够快速测试以 LNP 作为递送机制的不同 CAR 设计。这样就能快速灵活地筛选各种 CAR 构建体。
- 载体选择：mRNA-LNP 等非病毒方法的优势在于 mRNA 基因组整合风险较低，简化了无细胞制造，使其具有可放大性。mRNA-LNP 递送风险较低，加快了从靶点验证到临床应用的过程。 CRISPR/Cas9 等精准工具可对细胞中的 DNA 进行精准编辑。LNP 技术可用于将 CRISPR 组分递送至细胞（包括 T 细胞），从而为治疗目的进行有针对性的修饰。一项研究表明，Cas9 内切酶可以在 mRNA 中编码，并与一个或多个向导 RNA 共同封装到 LNP 中，然后在体内 递送至肝脏 (1,2)。
- 递送和制剂技术：Cytiva GenVoy-ILM™ 递送平台提供了一个脂质库，旨在有效地将基因递送至多个 T 细胞亚群。这些 LNP 有助于将 mRNA 递送至不同类型的 T 细胞中，而无包装细胞系的复杂性，为免疫细胞工程改造提供了强有力的工具。
- 制造：NanoAssemblr™ 平台实现了从实验室规模到商业规模的可放大性生产。利用我们专有的 NxGen™ 混合技术，研究人员可通过简化的可重复工艺生产用于重新编程细胞的高质量 RNA-LNP 试剂。
细胞疗法基因组药物工具包
图 3. 基因组药物工具包
Cytiva 的基因组药物工具包包含基因递送所必需的非病毒、基于脂质的技术。从 RNA-LNP 工程改造到我们的可放大性 NanoAssemblr™ 制造平台，我们提供创新工具来加速下一代细胞疗法的开发。对于研究人员来说，我们的 GenVoy-ILM T™ 细胞试剂盒提供了一种优化的解决方案，使用在 NanoAssemblr™ Spark™ 和 NanoAssemblr Ignite™ 系统上制备的 LNP 将 mRNA 或带有 gRNA 的 CRISPR Cas9 mRNA 递送至人类原代 T 细胞中。我们专有的 LNP 制剂已被证明能在原代人类 T 细胞中介导高转基因表达和良好的细胞活力。流式细胞术研究表明，某些 LNP 制剂可在不影响细胞活力的情况下实现高水平的转基因表达，而细胞活力是保持修饰细胞产量的关键因素。这种方法还具有独特的优势，因为基于 LNP 的递送系统不像传统药品那样受监管要求的限制，从而可以实现更快、更灵活的生产工艺。凭借强大的 LNP 技术组合，我们致力于推动细胞疗法的发展。
参考文献：
- Finn JD, Smith AR, Patel MC, et al. A Single Administration of CRISPR/Cas9 Lipid Nanoparticles Achieves Robust and Persistent In Vivo Genome Editing. Cell Reports. 2018;22(9):2227-2235. doi:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.02.014
- Miller JB, Zhang S, Kos P, et al. Non-Viral CRISPR/Cas Gene Editing In Vitro and In Vivo Enabled by Synthetic Nanoparticle Co-Delivery of Cas9 mRNA and sgRNA. Angewandte Chemie International Edition. 2016;56(4):1059-1063. doi:https://doi.org/10.1002/anie.201610209