自然殺傷（NK）細胞作為一種固有免疫細胞，針對衰老、病毒感染、癌變等異常細胞具有廣譜免疫監視和清除功能。嵌合抗原受體（CAR）工程化的CAR-NK細胞，還獲得類似CAR-T細胞的精準靶向殺傷功能，顯著提升對特定抗原陽性細胞的清除效率。來自基礎和臨床的研究數據表明，NK/CAR-NK細胞副作用較小，但在持久療效方麵尚需優化增強。在適合用CAR-T細胞療法的患者人群中，因為價格昂貴和製備等待時間等因素，隻有低於10%的適用患者能夠用上商業化的CAR-T產品。因此，開發貨架式（off-the-shelf）、價廉的NK/CAR-NK細胞製劑，有望提高免疫細胞治療的可及性和普及性，造福眾多患者。當前，臨床使用的CAR-NK細胞主要來自工程化的外周血或臍帶血等人體組織分離擴增的成熟NK細胞，但在成熟NK階段進行CAR工程化引入高昂成本。將CAR工程化節點前移至造血幹祖細胞（CD34⁺ HSPC）階段，結合CD34⁺ HSPC增殖和NK譜係定向誘導分化，有望大幅降低CAR工程化成本。

2025年10月7日，Nature Biomedical Engineering雜誌在線發表了由必威精装版app西汉姆联 、北京幹細胞與再生醫學研究院王金勇研究組題為Large-scale generation of iNK and CAR-iNK cells from CD34⁺ hematopoietic stem and progenitor cells for adoptive immunotherapy的研究論文（圖1）。在該研究中，科研人員整合了CD34造血幹祖細胞 CAR工程化、幹細胞擴增和NK譜係定向誘導技術，成功建立了高效誘導臍帶血造血幹祖細胞（CD34⁺ HSPCs）體外產生iNK（induced NK）細胞及CD19 CAR-iNK細胞的工藝製備體係。經過42天的誘導，實現了將單個CD34⁺ HSPCs誘導輸出10⁷級別的iNK細胞或10⁶級別的CD19 CAR-iNK細胞。

該方法由三個步驟組成，CD34⁺ HSPCs或轉導CD19 CAR的CD34⁺ HSPCs（CD19 CAR-HSPCs）擴增（第0-14天）、通過類器官聚集體誘導獲得iNK或CAR-iNK細胞（第14-28天）、以及iNK或CAR-iNK細胞的成熟和大規模擴增（第28-42天）（圖2）。具體為第一步利用輻照滅活後的AFT024細胞擴增CD34⁺ HSPCs或CD19 CAR-HSPCs，經過兩輪共計14天的擴增，可將1.0 × 10⁶個CD34⁺ HSPCs擴增獲得1.1 × 10⁹ ± 0.2 × 10⁹個CD34⁺ HSPCs或1.0 × 10⁹ ± 0.1 × 10⁹個CD19 CAR-HSPCs，在擴增的CD34⁺ HSPCs中，CD34⁺細胞比例為71.9% ± 4.7%（數據來源於三份臍帶血樣品）。在CD19 CAR-HSPCs中，CD34⁺細胞比例為61.0% ± 2.4%（數據來源於三份臍帶血樣品）。第二步將擴增後的HSPCs或CD19 CAR-HSPCs與環境滋養細胞混合製備類器官，向NK細胞譜係定向誘導分化。本研究中，作者使用三份臍血擴增的HSPCs或CD19 CAR-HSPCs分別製備了50個類器官，每個類器官含有1.0 × 10⁴個HSPCs或CD19 CAR-HSPCs，在誘導14天後，利用HSPCs或CD19 CAR-HSPCs製備的類器官均收獲了1.2 × 10⁸ ± 0.2 × 10⁸ 個CD45⁺細胞。第三步將收獲的CD45⁺細胞進行NK成熟化和增殖。經過14天的誘導，HSPCs製備的50個類器官最終收獲了6.4 × 10⁹ ± 0.6 × 10⁹個iNK細胞，CD45⁺CD3^-CD56⁺細胞的比例達到了99.6% ±0.0%，CD19 CAR-HSPCs製備的50個類器官最終收獲了5.6 × 10⁹ ± 0.3 × 10⁹個iNK細胞，CD56的表達比例達到99.5% ±0.3%，CD19 CAR的表達比例達到62.3% ± 3.3%。CD16在iNK細胞或CD19 CAR-iNK細胞中的表達比例是37.4%-69.4%。表明本誘導方法獲得的iNK細胞成熟程度高。經統計，單個CD34⁺ HSPCs誘導可獲得1.4 × 10⁷ ± 0.1 × 10⁷ iNK或7.6 × 10⁶ ± 1.2 × 10⁶個CD19 CAR-iNK細胞。值得注意的是，這些iNK或CD19 CAR-iNK細胞繼續培養7天後，可以進一步增殖，CD16在iNK細胞中的表達比例可達到67.8% ± 3.4%，在CD19 CAR-iNK細胞中的表達比例可達到53.5% ± 6.2%。CD19 CAR在CD19 CAR-iNK細胞中的表達依然穩定，比例為62.9% ± 5.7%。經過49天的誘導周期後，單個CD34⁺ HSPCs可獲得8.3 × 10⁷ ± 0.7 × 10⁷個iNK細胞或3.2 × 10⁷ ± 0.2 × 10⁷個CD19 CAR-iNK細胞。通過本誘導工藝，理論上可將1/5份臍帶血（約1.0 × 10⁶個CD34⁺ HSPCs）誘導獲得1.4 × 10¹³ - 8.3 × 10¹³個iNK細胞或7.6 × 10¹² - 3.2 × 10¹³ 個CAR-iNK細胞。按照每劑次注射10⁹-10¹⁰個細胞算，可以注射760到83000劑次。更重要的是，該誘導方法大幅度節省了CD19 CAR工程化成本，CD34⁺ CAR HSPCs細胞誘導獲得CD19 CAR-iNK細胞的病毒使用量是利用成熟NK細胞製備CD19 CAR-NK細胞的病毒使用量的1/140000（誘導42天）到1/600000（誘導49天）。

在體內外抗腫瘤實驗中，iNK細胞的腫瘤殺傷能力與同一份臍血擴增的成熟NK細胞相似。同樣，CD19 CAR-iNK細胞的特異性殺傷能力與同一份臍血成熟NK細胞製備的CD19 CAR-UCB-NK細胞也相似。CD19 CAR-iNK細胞在CDX（人源腫瘤細胞係異種移植）模型和PDX（病人來源腫瘤異種移植）模型中均展現了良好的體內抗腫瘤能力，並顯著延長腫瘤負荷鼠的生存期。

綜上，該研究開發了將臍帶血來源的造血幹祖細胞高效誘導為iNK細胞或CAR-iNK細胞的製備工藝。相比已報道的方法，該方法可以顯著提高iNK細胞或CAR-iNK細胞的誘導效率，並顯著降低製備CAR-NK細胞的病毒使用量。解決了CAR-NK臨床轉化中“數量不足、價格高昂”的核心瓶頸，為普惠化的CAR-iNK免疫治療奠定了關鍵技術基礎。

必威精装版app西汉姆联 器官再生與智造全國重點實驗室、北京幹細胞與再生醫學研究院王金勇研究員、張夢雲副研究員和中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所）血液與健康全國重點實驗室竺曉凡教授為該論文的共同通訊作者。北京幹細胞與再生醫學研究院胡房曉副研究員，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院李劍煥博士、王瑤博士後，必威精装版app西汉姆联 林雲輕博士生和中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所）章婧嫽博士為該研究的共同第一作者。該研究在科技部國家重點研發計劃（2024YFA1108302，2020YFA0112404），國家基金委自然科學基金（82450001，81925002，82300132）和國家衛健委四大慢病重大專項（No. 2023ZD0501200）等項目支持下完成。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01522-5

圖：臍帶血來源iNK/CAR-iNK工程化製備技術