合成肽水凝胶模拟骨髓微环境验证CRISPR-CAR T联合疗法对急性髓系白血病的治疗潜力

《Biomaterials》：Synthetic peptide hydrogels as a model of the bone marrow niche demonstrate efficacy of a combined CRISPR-CAR T-cell therapy for acute myeloid leukaemia

本研究开发了一种基于合成肽水凝胶（PeptiGel）的仿生骨髓微环境模型，通过整合呈现纤连蛋白（FN）的聚合物表面与可调控力学性能的3D水凝胶，成功模拟了人骨髓微环境中间充质基质细胞（MSCs）与造血干细胞（HSCs）的相互作用。该平台首次在体外验证了CRISPR-Cas9基因编辑联合CAR T细胞疗法对急性髓系白血病（AML）的选择性杀伤效果，为克服肿瘤异质性和脱靶毒性提供了新型临床前评估工具。

　　

材料表征

为模拟骨髓微环境的特性，我们设计了一种具有类似骨髓微环境力学和化学元素的三维多细胞微环境体系（图1A）。我们前期工作表明，聚合物聚（丙烯酸乙酯）（PEA）能够诱导骨髓中富含的细胞外基质分子纤连蛋白（FN）展开[35]，使其形成仿生的纤维网络构象[36]。这一通常由细胞驱动的过程会暴露关键结构域——即肝素（P5F3）结合域，使生长因子得以富集并维持生物活性。

讨论

本研究旨在开发一种仿生骨髓微环境模型，用于测试针对骨髓相关疾病的新疗法。当前平台依赖动物源成分，可能引入生物变异性或系统不良反应。因此，我们采用全合成水凝胶平台模拟骨髓细胞外基质的弹性特征，从而调控间充质基质细胞获得微环境样表型以支持造血干细胞。随后我们将急性髓系白血病细胞引入该平台，并评估CRISPR-CAR T联合疗法的效能。

结论

我们成功开发了一种能复现内源性微环境部分复杂性的简易合成骨髓模型。该微环境平台为经过大量研究但尚未进入临床试验的AML CRISPR-CAR T疗法提供了测试条件。该疗法在标准组织培养环境中表现良好，但在合成微环境中却显示出高度复杂性：细胞毒性降低且存在脱靶效应，这更真实地反映了临床挑战。我们的研究强调了在生理相关人类模型中测试新疗法的必要性，而本平台正为此提供了可能。