可注射超分子水凝胶共递送CAR-T细胞与IL-15增强实体瘤治疗新策略

《Materials Today Bio》：Injectable tert-butylphenylacetic acid/acrylated β-cyclodextrin-based hydrogels for co-delivery of CAR-T cells and IL-15 in solid tumor therapy

本研究针对CAR-T细胞疗法在实体瘤中面临的免疫抑制微环境和肿瘤浸润不足等挑战，开发了一种基于叔丁基苯乙酸/丙烯酰化β-环糊精的可注射超分子水凝胶共递送系统。该平台通过主客体相互作用和丙烯酸酯光交联形成稳定三维网络，有效负载并活化CAR-T细胞，同时利用IL-15促进细胞增殖。在黑色素瘤和B细胞淋巴瘤模型中显著增强T细胞浸润和抗肿瘤细胞毒性，并提高中枢记忆T细胞和效应记忆T细胞比例，为改善实体瘤CAR-T疗法提供了新思路。

　　

近年来，嵌合抗原受体T细胞（Chimeric Antigen Receptor T-cell, CAR-T）疗法在血液肿瘤治疗中取得了革命性进展，全球已有十余款CAR-T产品获批上市。然而，这种“活的药物”在进攻实体瘤时却屡屡受挫，如同精兵强将陷入了“泥潭战场”——免疫抑制的肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）如同重重关卡，不仅阻碍T细胞有效浸润，还导致其功能耗竭，使得CAR-T疗法在实体瘤治疗中效果有限。

面对这一挑战，局部递送策略被视为突破实体瘤治疗瓶颈的关键路径。其中，水凝胶因其优异的生物相容性和可调控的物理化学性质，成为递送免疫治疗剂的理想载体。它能够为过继细胞提供支撑环境，增强其在肿瘤部位的滞留能力，同时避免全身给药带来的细胞因子风暴等副作用。

在此背景下，华南理工大学的研究团队在《Materials Today Bio》上发表了创新性研究成果，他们开发了一种基于透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）接枝叔丁基苯乙酸（tert-butylphenylacetic acid, TP）和丙烯酰化β-环糊精（acrylated β-cyclodextrin, AC-β-CD）的可注射超分子水凝胶平台，用于CAR-T细胞与白细胞介素-15（Interleukin-15, IL-15）的共递送，旨在重塑肿瘤微环境，提升CAR-T细胞在实体瘤中的战斗力。

为开展这项研究，研究人员运用了几项关键技术：首先合成了不同取代度的丙烯酰化β-环糊精（AC_1.1-β-CD, AC_1.9-β-CD, AC_2.3-β-CD）和叔丁基苯乙酸修饰的透明质酸（HA-TP），通过流变学测试筛选最优水凝胶配方（HA-CD_1.9）；利用扫描电子显微镜观察材料微观结构；通过体外降解实验和细胞活力检测评估材料性能；构建B16-F10-OVA黑色素瘤和A20-Luc B细胞淋巴瘤小鼠模型进行体内疗效评价；采用流式细胞术分析肿瘤浸润淋巴细胞表型变化。

3.1. 具有良好细胞相容性的可注射超分子水凝胶

研究人员首先筛选了三种水凝胶配方（HA-CD_1.9、HA-CD_2.3和Gel-CD_1.1），发现HA-CD_1.9水凝胶不仅表现出优异的剪切稀化行为和自愈合能力，还支持最高的T细胞存活率，显示出最佳的注射适用性和生物相容性。扫描电镜图像证实其具有多孔网络结构，有利于细胞和细胞因子的负载与释放。

3.2. CAR-T细胞和IL-15在水凝胶中的体外封装和释放

研究证实，HA-CD_1.9水凝胶能有效封装T细胞和IL-15，并在IL-15的协同下显著促进T细胞（尤其是CD8⁺ T细胞）的增殖。释放实验表明，水凝胶可实现T细胞的持续释放（约12天完全释放），而IL-15则能长期保留在水凝胶内（7天后保留率超过93%），为T细胞的局部扩增提供了稳定的微环境。

3.3. 水凝胶共递送OVA特异性CD8⁺ T细胞和IL-15的体内抗黑色素瘤效果

在B16-F10-OVA黑色素瘤模型中，瘤周注射负载OVA特异性CD8⁺ T细胞和IL-15的水凝胶（T + IL15@gel）显著抑制了肿瘤生长，抑制率达52.3%。当T细胞剂量增加2.5倍时（2.5 × T + IL15@gel），效果进一步增强。流式细胞术分析显示，治疗组肿瘤内CD3⁺ T细胞浸润比例和CD69⁺活化T细胞数量显著增加，同时中央记忆T细胞（T_CM）和效应记忆T细胞（T_EM）比例上升，提示可能产生长效抗肿瘤免疫。

3.4. 水凝胶共递送CAR-T细胞和IL-15的抗B细胞淋巴瘤效果

在B细胞淋巴瘤模型中，研究人员制备了靶向CD19的CAR-T细胞。体外杀伤实验表明，负载CAR-T细胞和IL-15的水凝胶（CAR-T + IL15@gel）对A20-Luc细胞的杀伤效果显著优于单纯CAR-T水凝胶组。体内实验进一步证实，CAR-T + IL15@gel组肿瘤生长抑制率达80.5%，高剂量组（2.5 × CAR-T + IL15@gel）更是高达95.1%，且治疗期间小鼠体重稳定，安全性良好。

3.5. 水凝胶增强CAR-T细胞治疗的持久性和安全性

机制研究表明，水凝胶共递送系统能显著提高肿瘤内CD3⁺ T细胞（尤其是CD8⁺ T细胞）的浸润比例和活化水平（CD69⁺）。更重要的是，该策略促进了记忆T细胞亚群的形成，并降低了血清中IL-1β、IFN-γ、TNF-α和GM-CSF等炎症因子水平，在提升疗效的同时增强了治疗安全性。

综上所述，这项研究成功开发了一种基于HA-TP和AC-β-CD的可注射超分子水凝胶平台，实现了CAR-T细胞与IL-15的高效共递送。该平台不仅通过提供三维支撑环境增强了T细胞的肿瘤浸润和杀伤能力，还利用IL-15促进了细胞增殖和记忆表型形成，从而在两种实体瘤模型中均表现出卓越的治疗效果。更为重要的是，这种局部递送策略有效规避了全身给药的毒副作用，为推进CAR-T细胞疗法在实体瘤领域的临床应用提供了具有转化潜力的新技术路径。未来，通过引入免疫响应性或生物传感元件，该平台有望进一步发展成为智能可控的免疫治疗递送系统，造福更多实体瘤患者。