Nature 子刊：中山大学开发原位 CAR-M 疗法，吸入式囊泡递送 mRNA 攻克肺转移与复发难题|mrna|中山大学|介导|免疫|肿瘤细胞

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来源：医麦客

肿瘤转移与复发作为临床治疗的核心难题，导致约 90% 的癌症相关死亡，其中肺部是实体瘤最常见的转移靶器官之一。尽管 CAR-T 细胞疗法在血液系统恶性肿瘤中取得突破性进展，但在实体瘤肺转移治疗中，因肿瘤微环境（TM E ）免疫抑制、细胞浸润效率低下及脱靶毒性等问题，临床响应率受限。

近日，中山大学附属第五医院黄曦团队在《

Nature Communications

》发表研究：Lung metastasis and recurrence is mitigated by CAR macrophages, in-situ-generated from mRNA delivered by small extracellular vesicles，提出基于小细胞外囊泡（sEV）递送 mRNA 在体内原位生成 CAR 巨噬细胞（CAR-M）的治疗策略，为实体瘤肺转移的靶向干预提供了全新解决方案。

巨噬细胞：

实体瘤微环境的关键调控者

巨噬细胞作为肿瘤微环境中丰度最高的先天免疫细胞群，具有高度可塑性特征，其表型极化状态直接影响肿瘤进展。

在实体瘤微环境中，巨噬细胞通常极化为 M2 型（免疫抑制表型），通过分泌 IL-10、TGF-β 等细胞因子促进血管生成及免疫逃逸；而M1 型巨噬细胞则具备抗原呈递能力，可通过分泌 TNF-α、IL-6 等促炎因子启动适应性免疫应答，发挥抗肿瘤作用。

基于这一特性，CAR-M 细胞疗法通过基因编辑技术赋予巨噬细胞肿瘤抗原特异性识别能力（如靶向间皮素、HER2 等），在实体瘤治疗中展现出三重优势：

高效肿瘤浸润能力：巨噬细胞可通过阿米巴运动穿透致密的肿瘤基质；
抗原特异性吞噬：CAR 结构介导的识别作用可增强对肿瘤细胞的吞噬清除；
免疫调节功能：通过表型转换重塑肿瘤微环境，逆转免疫抑制状态。

但传统 CAR-M 细胞疗法采用体外制备模式，存在两大核心局限：

规模化生产障碍：巨噬细胞体外扩增依赖 GM-CSF 等细胞因子诱导，原代细胞增殖能力有限，难以满足临床级细胞数量需求；
体内靶向性不足：静脉输注的 CAR-M 细胞易被肝窦内皮细胞捕获（约 70% 滞留肝脏），导致肺等靶器官的细胞定植效率不足 5%。

针对上述问题，研究团队提出体内原位重编程策略：通过载体将 CAR 编码 mRNA 递送至肺转移灶部位的内源性巨噬细胞，实现 CAR-M 细胞的局部生成。该策略可规避体外细胞制备流程，同时提高治疗细胞在靶器官的富集效率。

sEV 介导的 mRNA 递送系统

mRNA 递送系统的选择是实现原位 CAR-M 细胞生成的关键。研究团队对比分析了脂质纳米粒（LNP）与 sEV 的递送效能，发现 sEV 具有独特优势：

生物相容性：源自细胞分泌的天然囊泡结构，可降低补体激活及免疫清除风险；
膜结构可塑性：通过表面修饰实现特异性靶向；
内涵体逃逸能力：囊泡膜与细胞膜的融合作用可提高 mRNA 胞内释放效率。

于是，研究团队设计了一种「量身定制」的递送系统 ——可吸入的工程化小细胞外囊泡（sEV），并将其命名为「CARmRNA@aCD206 sEVs」。这种「纳米载体」的核心设计包含三大亮点：

精准靶向：锁定「叛徒」巨噬细胞

研究团队在 sEV 表面修饰了抗 CD206 单链抗体（scFv），使其能像「导弹」一样精准识别并结合 M2 型巨噬细胞，避免对正常细胞的误伤。

高效装载：携带抗癌「密码」 mRNA

sEV 内部包裹着间皮素特异性 CAR 的 mRNA（一种能指导细胞合成抗癌蛋白的遗传物质）。为确保 mRNA 高效装入 sEV，团队借鉴了「分子挂钩」原理：通过 RNA 结合蛋白 L7Ae 与 mRNA 上的 C/D box 序列相互作用，将 CAR mRNA 牢牢「固定」在 sEV 内，避免运输中丢失。

在 mRNA 装载技术上，研究采用 EXOtic 平台，通过电穿孔技术将 CAR 编码 mRNA（含 5'Cap 1 结构及 3'polyA 尾）高效包载于 sEV，经检测其包封率可达（68.3±4.2）%，远高于传统共孵育法（<20%）。

吸入给药：直抵肺部战场

传统静脉注射的药物常被肝脏截留，而吸入式给药能让 sEV 直接富集在肺部。实验显示，吸入后的 sEV在肺部停留时间长达 48 小时，大幅提高了药物在病灶部位的利用率。

图1. CARmRNA@aCD206 sEV 介导的 CAR-M 体外制造

从实验室到动物模型：

疗效与安全性双重验证

为验证这一系统的有效性，研究团队进行了一系列严格实验：

体外实验：

「改造」巨噬细胞，激活抗癌能力

在实验室中，当 CARmRNA@aCD206 sEVs 与 M2 型巨噬细胞共培养时，sEV 能高效进入细胞并释放 CAR mRNA。24 小时后，约 73% 的巨噬细胞成功合成 CAR 蛋白，摇身一变成为「抗癌战士」—— 它们的吞噬能力显著增强，能精准识别并吞噬表达间皮素的肿瘤细胞；同时，还会分泌大量促炎因子（如 IFN-γ、TNF-α），唤醒其他免疫细胞共同作战。

图2. CARmRNA@aCD206 sEVs 引起的 CAR-Ms 在体外对肿瘤的抗原特异性抗肿瘤效应

动物模型：

抑制转移，延长生存期

在肺癌转移小鼠模型中，吸入 CARmRNA@aCD206 sEVs 的小鼠展现出惊人的治疗效果：肺部肿瘤结节数量和大小显著减少，生存期从对照组的 30 天延长至 60 天以上，且 100% 存活；更重要的是，治疗后的小鼠形成了长期免疫记忆，当再次接种肿瘤细胞时，身体能快速启动免疫反应，有效阻止复发。

安全性：

无明显毒副作用

实验还验证了该系统的生物相容性：小鼠吸入 sEV 后，肝肾功能指标均在正常范围内，主要器官未出现病理损伤，体重也保持稳定，表明其安全性良好。

图3. 吸入 CARmRNA@aCD206 sEVs 的抗肿瘤效果和生物相容性体内研究

突破传统疗法局限，开启免疫治疗新篇

该研究的创新点在于建立了「递送系统 - 细胞重编程 - 微环境调控」三位一体的治疗体系，提出了一种新的肺癌治疗策略，还解决了传统 CAR 细胞疗法的多个痛点：

简化流程，降低成本

无需体外培养细胞，直接通过 sEV 在体内「就地改造」巨噬细胞，大幅缩短了治疗准备时间，也降低了规模化生产的难度，为「现成药」（off-the-shelf）的开发奠定了基础。

精准靶向，减少副作用

借助 CD206 靶向和吸入给药，药物集中作用于肺部病灶，避免了对肝脏等正常器官的影响，降低了全身毒性风险。

激发免疫记忆，预防复发

传统治疗常因「漏网之鱼」导致复发，而该系统能通过 CAR-M 激活长期免疫记忆，让身体对肿瘤细胞保持「警戒」，从根本上降低复发概率。