基于高能量密度聲鑷的細胞轉染技術，用于提升細胞和基因療法的療效和安全性

癌癥嚴重危害人們的生命健康，嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）免疫療法是最具前景的腫瘤療法之一，被譽為“癌癥治療的第四次革命”。細胞轉染是CAR-T細胞治療的關鍵技術，通過基因轉導的方法轉染患者的T細胞，表達嵌合抗原受體，使得患者的T細胞被“重編碼”后，能夠特異性識別腫瘤細胞，從而進行選擇性殺傷。因此，細胞轉染直接影響了CAR-T的療效和安全性。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院孟龍研究員等與美國杜克大學Tony Jun Huang教授合作，在Science子刊Science Advances上發表了題為“Acoustothermal transfection for cell therapy”的研究成果，并登上了該期雜志的封面。該研究創新地提出了利用高能量密度聲鑷誘發細胞產生可控的微米量級形變，提高細胞膜通透性，實現了對原代免疫細胞、干細胞的高效、高通量轉染，為細胞免疫治療、基因治療提供了革新手段。

聲鑷技術是利用梯度聲場產生的力學效應對聲場中的顆粒進行捕獲、移動、搬運等操作的一種技術。該研究通過聲場的調制，提高了聲場的能量密度，產生了納牛量級的超聲輻射力，在聲鑷操控細胞空間運動的基礎上，實現了誘發細胞產生微米級形變，拓展了聲鑷技術的應用。該方法可提高細胞膜的流動性，在細胞膜表面產生可修復微孔，從而有效提高細胞膜的通透性，實現了對原代免疫T細胞、間充質干細胞（MSC）進行高效轉染。而且，該方法可轉染大分子量質粒，可對間充質干細胞同時轉染CXCR4和BDNF兩種質粒，轉染效率達89%。流式細胞儀和基因測序結果表明，利用該方法轉染后的細胞活性約83.9%，保證了細胞轉染的安全性。

聲鑷轉染技術原理及超聲對間充質干細胞轉染多質粒結果

對于轉染技術而言，不僅要保證細胞的活性，轉染細胞表達目的基因的功能更為重要。該研究建立了缺血性腦卒中模型小鼠，利用聲鑷轉染技術使間充質干細胞成功地表達了趨化因子受體CXCR4，并發現轉染后間充質干細胞能夠有效富集于腦缺血引起的炎癥區域。而且，富集后的間充質干細胞能夠釋放腦源性神經營養因子，顯著減小腦梗死體積。在體實驗證實了聲鑷轉染技術不僅可表達目的基因的功能，而且不會影響細胞原有的生物功能，這將為CAR-T細胞治療提供全新轉染工具，對于優化CAR的設計和提高CAR-T的療效具有重要意義。

超聲轉染MSC后可有效富集腦缺血位置，縮小缺血性腦卒中模型小鼠腦梗死體積

中國科學院深圳先進技術研究院的鄭海榮院士、孟龍研究員、杜克大學的Tony Jun Huang教授為本文的通訊作者，劉秀芳博士、榮寧博士為文章的第一作者，中國科學院深圳先進技術研究院為論文第一單位。該研究獲得了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的支持。

論文鏈接： https://doi.org/10.1126/sciadv.adk1855


審核編輯：劉清