《Acta Pharmaceutica Sinica B》：Evolving gene delivery for T cell engineering and immunotherapy: From viral and non-viral vectors to AI-guided nanocarriers
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T细胞工程已成为一种强有力的免疫治疗策略，尤其在肿瘤学领域，其根本上依赖于基因递送技术的设计与优化。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法、T细胞受体（TCR）工程及其他创新方法均被视为该概念的组成部分。本综述提供了一个将基因递送策略与T细胞工程核心原理相联系的
T细胞工程已成为一种强有力的免疫治疗策略，尤其在肿瘤学领域，其根本上依赖于基因递送技术的设计与优化。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法、T细胞受体（TCR）工程及其他创新方法均被视为该概念的组成部分。本综述提供了一个将基因递送策略与T细胞工程核心原理相联系的整合性框架。病毒载体与非病毒载体在T细胞工程中发挥互补作用。病毒平台提供高转导效率和稳定的基因表达，而非病毒平台则具备更优的安全性、可扩展性和可调的设计灵活性。基于其可调的理化性质、生物相容性和多样的表面功能性，脂质基、聚合物基和纳米颗粒基等纳米载体系统能够实现高效的基因包封和控释，从而提高转染效率和治疗效果。本综述全面探讨了向体内基因递送的范式转变，并强调了人工智能在指导靶点发现、受体设计和安全性优化方面的新兴作用。综上，这些见解为开发智能、高效且具有临床可转化性的T细胞疗法勾勒了前瞻性路线图。
**研究背景与意义**
T细胞工程是新一代免疫治疗策略，在感染性疾病、癌症及其他疾病中具有巨大应用潜力。该技术通过对T细胞进行编程，增强其识别和靶向恶性细胞的能力，使其成为抗击癌症的有力工具。这些疗法的有效性关键取决于基因递送技术的开发与优化，即如何将功能基因精确高效地整合入T细胞。除增强T细胞功能和扩增外，基因递送方法在嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法和T细胞受体（TCR）基因治疗等效应功能中也发挥核心作用。这些方法使基因修饰的T细胞装备能够识别靶肿瘤细胞并诱导选择性杀伤而 sparing 健康组织的受体。然而，上述疗法均高度依赖基因递送的准确性和效率。病毒载体虽具有优越的基因转移能力，但存在免疫原性、货物容量有限和插入突变风险等显著挑战；非病毒载体如脂质体、聚合物和纳米颗粒（NPs）虽可解决部分问题，但通常转染效率较低。在此背景下，研究人员系统综述了T细胞工程中的基因递送策略，涵盖病毒与非病毒载体的机制、优势、局限及其在CAR-T和TCR疗法中的应用，并探讨了人工智能（AI）在增强免疫治疗设计各环节中的新兴作用，包括靶点发现、受体优化、制造工艺、安全性评估，特别是纳米载体引导设计与优化以改善非病毒基因递送。该研究发表于《Acta Pharmaceutica Sinica B》，为开发安全、高效、智能的下一代T细胞治疗递送平台提供了路线图。
**关键技术方法**
本综述为综合性文献分析，未涉及原始实验数据。所涵盖的关键技术方法包括：病毒载体技术（腺病毒、逆转录病毒、慢病毒、腺相关病毒（AAV））；非病毒载体技术（电穿孔、脂质纳米颗粒（LNPs）、聚合物载体、金纳米颗粒（AuNPs）等）；体内与离体基因递送策略；CRISPR/Cas9基因编辑与电穿孔联合递送系统；以及AI/机器学习（ML）引导的纳米载体设计与优化。样本队列来源涉及多项临床前和临床研究数据。
**研究结果**
**病毒载体**：腺病毒载体具有高转导效率但免疫原性高；AAV载体安全性优良但包装容量有限；逆转录病毒载体可整合宿主基因组实现长期表达但存在插入突变风险；HSV载体包装容量大但临床数据有限；慢病毒载体可感染分裂和非分裂细胞并实现稳定表达，但大规模生产面临挑战。
**非病毒载体**：电穿孔对原代T细胞有效但高电压下损伤细胞膜；LNPs具有低免疫原性、可大规模生产、能递送大基因等优势，其可电离脂质在低pH下包裹带负电核酸，促进内体逃逸；聚合物载体如聚乙烯亚胺（PEI）和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）具有良好的生物相容性和可调控性；金纳米颗粒可通过光穿孔实现高效、低毒性的T细胞转染。
**T细胞治疗中的应用**：在功能增强方面，纳米载体可递送细胞因子和免疫刺激分子促进T细胞扩增和持久性；在肿瘤微环境（TME）重编程方面，NPs可靶向肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、髓源性抑制细胞（MDSCs）等，将免疫抑制环境转化为抗肿瘤环境；在工程化T细胞模态方面，LNPs可递送CAR mRNA或DNA实现非病毒CAR-T生成，效率可与电穿孔相当或更优且细胞毒性更低；聚合物纳米载体可实现体内CAR-T生成；TCR基因治疗中，Sleeping Beauty（SB）转座子系统通过电穿孔递送TCR可实现与逆转录病毒相当的功能。
**体内与离体基因递送**：离体方法需数周时间且成本高昂；体内递送通过CD8靶向慢病毒载体、AAV8载体或VivoVec平台可直接在患者体内生成CAR-T细胞，在小鼠模型中实现肿瘤清除，避免了复杂的离体制造过程。
**AI的应用**：AI可分析多组学数据识别新抗原和表位；生成式AI模型可从头设计CAR结构并优化信号域组合；ML可预测插入突变风险和CRISPR脱靶效应；AI引导的纳米载体设计通过神经网络和深度学习模型加速可电离脂质优化，如FMB-3199在非人灵长类中实现剂量依赖性T细胞转染。
**讨论与结论**
综述指出，尽管基因递送方法取得显著进展，但在实现高递送效率、安全性和靶向特异性方面仍面临挑战。病毒载体虽高效但制造复杂且存在插入突变和遗传毒性风险；非病毒方法在效率和特异性方面仍有不足。未来研究方向包括：开发先进靶向机制（如针对T细胞独特标记物的特异性配体或抗体）；整合多种基因递送方法以实现协同效益；开发新型生物相容材料；设计响应特定细胞环境或外部刺激的"智能"NPs；以及基于患者遗传和免疫特征的个性化T细胞工程方法。AI与纳米载体技术的协同整合代表了T细胞工程的范式转变，通过加速最优脂质配方发现和实现患者特异性定制，AI引导的纳米载体在克服非病毒免疫治疗当前障碍方面具有巨大潜力，有望推动智能、可扩展且具有临床可转化性的下一代T细胞疗法的发展。
