死掉的細胞還能幫助治療急性骨髓性白血病(AML)？據了解，基於 AML 癌變細胞本身「骨髓歸巢」這一特點，這種「死細胞」能夠運載著藥物直達骨髓，也就是說，比傳統化療藥物使用更加精準，並可減低復發風險。
這是浙江大學藥學院顧臻教授的團隊研究出的一種用於 AML 的全新療法，其巧妙的藥物遞送方法讓人聽聞後眼前一亮。相關論文也於 12 月 11 日登上《科學》子刊《Science Advances》的封面。
圖｜《Science Advances》當期封面
那死細胞是怎麼傳遞藥物的呢？
簡單來說，首先需要從患者體內提取出腫瘤細胞，再利用液氮在體外將腫瘤細胞「凍死」，隨後在含有死細胞的溶液中加入治癌藥物，比如阿黴素。如此，搭載藥物的「死細胞」就製備好了。
圖｜死細胞製備流程圖
最後，再將這些載藥死細胞以靜脈注射的方式注射到患者體內即可。這就是一次完整的治療過程。
方法雖好，不過離臨床試驗還有一段距離，上述實驗的研究對象也都是小鼠。DeepTech 向顧臻教授了解到，該團隊很快就會在其它動物模型上進行實驗，以進一步發掘其臨床應用前景。
也許有人會好奇，被液氮凍死的細胞結構不會被破壞嗎？這些細胞是否還會繼續增殖，又是否具有致病性呢？
載藥死細胞成功「歸巢骨髓」，顯著延長小鼠存活期
顧臻教授團隊在《科學》子刊《Science Advances》上發表的這篇文章題為 Cryo-shocked cancer cells for targeted drug delivery and vaccination，論文第一作者為上海中醫藥大學中藥學院副教授慈天元博士及浙江大學藥學院特聘研究員李洪軍博士。
圖｜刊登在《Science Advances》上的相關論文
基於 AML 癌變細胞本身「骨髓歸巢」這一特點，該團隊提出利用經液氮處理的 AML 細胞的「死細胞」構建具有骨髓靶向功能的遞藥系統，以提高化療藥物在骨髓內的富集、抑制 AML 細胞的增殖。
同時藉助 AML「死細胞」本身所攜帶的腫瘤相關抗原，聯合免疫佐劑，刺激機體對 AML 癌細胞的特異性識別及殺傷。團隊在小鼠模型上，驗證了該平臺技術可聯合化療及免疫治療有效抑制腫瘤發展、提升生存率。
那麼，回到前面的問題，被液氮凍死的細胞不會支離破碎嗎？答案是：不會。
在論文中，作者證實了死細胞具有與活細胞類似的細胞結構。不過，實際上這一結論證實起來並不容易。
顧臻告訴 DeepTech，這的確是當時團隊攻克的一道難點。因為既要保證細胞徹底被「凍死」、不會復甦，又要讓細胞儘可能保持完整的結構，在冷凍方式上著實難以把握。
經過反覆實驗，該團隊終於得出結論，將 AML 細胞分散於特定的細胞凍存液並快速浸沒於液氮中 12 小時，然後在 37℃ 的溫水中快速解凍，經過液氮處理(liquid nitrogen-treated, LNT)的細胞就能「死得其所」。
如下圖所示，細胞雖死，卻有著相對完整的細胞骨架與細胞核。這不就可以成功「混入」活細胞的隊列中了。
圖｜死細胞的結構表徵：雷射共聚焦顯微鏡（左），掃描電子顯微鏡（右）
由此表明，LNT 細胞具有與活細胞類似的細胞結構。
但是接下來還需要評估 LNT 細胞的細胞活力，以驗證其在體內沒有致病性。對此，研究人員做了以下實驗，證實了與活細胞相比，LNT 細胞沒有表現出增殖活性，可作為化療藥物如阿黴素的遞藥載體。
圖｜圖 G 為用 CCK8 法對活細胞和 LNT 細胞進行的細胞活力分析；圖 H 為用螢光素酶標記的活細胞和 LNT 細胞在體內的增殖情況
研究人員進一步證實死細胞具有與源細胞類似的蛋白表達，例如 AML 細胞株 C1498 的死細胞同樣攜帶 CD44 及 CXCR4 兩種與骨髓靶向密切相關的抗原，在一定程度上保留了 AML 活細胞的「骨髓歸巢」功能。
經 C1498 死細胞包載的阿黴素，與游離藥物相比具有更長的血液半衰期及更高的骨髓富集，與免疫佐劑聯用後，可顯著延長 AML 小鼠的生存期。
圖｜載藥 LNT 腫瘤細胞聯合免疫佐劑顯著延長荷瘤小鼠存活率（G1: 生理鹽水; G2：阿黴素；G3：死細胞+免疫佐劑；G4：阿黴素/死細胞+免疫佐劑）
由此可見，該平臺技術可聯合化療及免疫治療有效抑制腫瘤發展、提升生存率。
那麼，這項新療法到底強在哪裡？
既有靶向性，又有「疫苗」效應
了解這項新療法之前，首先需要了解一下什麼是急性髓性白血病(AML)。AML 是一種髓系造血幹細胞癌變的惡性疾病，表現為無法成熟的髓系癌細胞在骨髓內大量增殖、聚集，導致骨髓正常的造血功能被抑制及其它生理機能的病變。
骨髓移植是治療 AML 的理想方法，但幹細胞來源、數量、配型以及移植後的免疫排斥反應等眾多問題往往限制了其廣泛應用。化療是除骨髓移植外，AML 最為重要的治療手段之一，但化療愈後差、復發率高，五年生存期僅為 30%。
也就是說，常規化療很難清除骨髓裡面的一些癌細胞，並且毒副作用明顯。而顧臻團隊的這種靶向性更強的療法，理論上講相比傳統的化療可抑制復發。
顧臻教授對 DeepTech 說，「我們實際上就是通過這樣的方式直接用作 AML 的治療。一方面可以把化療的效果進一步增強；另一方面能夠進一步刺激機體免疫，降低化療過後潛在的復發風險。」
簡而言之，從理論上講，採用這種「死細胞遞藥」的方式，可以為患者爭取更多的時間來採取進一步的治療，而且毒副作用較小。
顧臻教授也向 DeepTech 透露，除了細胞具有靶向功能這一天然優勢外，它還擁有較好的生物相容性（生命體組織對非活性材料產生反應的一種性能），因為「細胞本身就來源於體內」。
由此可見，相比合成材料製備的一些遞藥體系，以自身的細胞作為藥物載體具有一定優勢。
另外，類比其他細胞療法，顧教授稱，該治療方案在質量把控上潛在相對容易一些。「因為常規的細胞療法需要取活的細胞，所以怎樣保證批次與批次之間的活性相仿，就需要一些非常細緻標準的驗證。」「現在這個細胞是死的，所以相對來說在質量控制上面，難度或許會小一些。」
「自身細胞遞藥」這一平臺未來可期
據了解，接下來研究人員將對「死細胞療法」的抗癌有效性和安全性在動物模型上做進一步的系統評估，並與企業合作，推動該創新技術臨床轉化的進程。
在這項研究中，遞送的藥物是一種經典的化療藥物阿黴素，當然這只是作為一種藥物模型進行的實驗。顧教授表示，未來也可以換作其他的抗癌藥物，或者一些大分子藥物，包括抗體類的藥物等都可以進行嘗試或組合嘗試，比如可以把一種藥物滲透到死細胞內部，一種藥物放在細胞的表面，起到一個協同作用。
此外，DeepTech 也向顧臻教授了解到，團隊正在拓展「利用液氮高效製備死細胞」的這一平臺技術，有望用於其他疾病的治療，比如一些實體瘤的相關治療。
圖｜顧臻教授（右）與團隊成員
「我們強調的實際上是一個平臺技術，通過很簡易的操作流程，可以把細胞凍死。但是細胞的形態還在，這樣一方面我們可以用作載藥，一方面細胞表面蛋白，比如抗原的活性還能夠保留下來，那麼如果用作腫瘤治療的話，也能夠起到一個疫苗的作用。」顧教授告訴 DeepTech。
其實早在兩年前，顧臻教授的團隊就研究出一種「聯合細胞藥物遞送」的 AML 治療方法，將藥物「搭載」在血小板上，再將血小板與造血幹細胞相結合來遞藥。
相較於之前的研究，顧臻教授直言，「這次的設計相對簡單一些，直接用一種細胞就可以把藥物遞送過去。」在藥物模型的選擇方面，也與此前的研究不同，上次用到的是抗體藥物，而這次的阿黴素屬於小分子。
最後，顧臻教授表示出對「自身細胞遞藥」這種平臺技術的期待，並持以樂觀的態度。事實上，近年來顧教授的團隊也在充分探尋我們體內一些細胞具備的靶向功能，除了血小板、造血幹細胞，甚至還研究過把抗癌藥載入脂肪細胞的油滴裡來高效遞送藥物。
儘管從創新研發到投產還有很長一段路要走，顧教授也表示一直在努力推進，想辦法轉化。如他所言：「我認為在藥物遞送平臺設計上面，可以做的事情特別多。而且從轉化這個角度來講，因為這些凍死的細胞都源於體內，副作用小，並且在量產、質控方面有潛在的優勢。」