代谢编辑的E-MAC在实体肿瘤免疫细胞治疗中的应用

近年来，细胞免疫疗法在肿瘤治疗方面取得了许多重大进展。巨噬细胞参与了机体免疫的第一道防线，其功能与它本身的多样性和可塑性密切相关，并受到自身所处微环境的调控。巨噬细胞已经成为下一个具有治疗潜力的免疫细胞类型之一。

外周血单核细胞（PBMC）来源的原代巨噬细胞无法高效进行基因编辑和工程化改造，因此iPSC来源的巨噬细胞（iMAC）成为髓系细胞免疫治疗的重要来源，而且已经有临床前试验证明CAR-iMAC具有抗肿瘤功能【1】。然而，此前的CAR-iMAC的设计重心在于增强其靶向性，并不能很好地维持巨噬细胞的促炎活性，在肿瘤微环境中容易转变为抑炎型巨噬细胞，进而失去抗肿瘤功能。因此，让iMAC持久地保持促炎状态成为目前亟待解决的问题。

该研究发现，ACOD1（或IRG1）的敲除可以增强巨噬细胞的促炎极化、对肿瘤细胞的吞噬能力和杀伤能力，并且 ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC表现出更强的实体肿瘤杀伤能力。此外，该研究还发现，ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗肿瘤效果可以通过联用免疫检查点抑制剂进一步得到提升。这些研究结果提供了基于代谢重编程改造巨噬细胞的新思路。

研究团队首先通过基于人代谢基因文库的CRISPR Screen寻找调控巨噬细胞促炎极化的关键代谢基因。CRISPR Screen的结果发现KEAP1的敲除会抑制巨噬细胞的促炎极化，而ACOD1的敲除可以增强其促炎极化。于是，研究团队分别在iPSC中敲除了KEAP1和ACOD1。KEAP1敲除的iPSC后续无法成功分化获得iMAC，因此无法在iMAC中应用。ACOD1敲除的iPSC可以成功通过诱导分化获得ACOD1-/- iMAC。而且，后续的实验结果表明，与MSLN-CAR-iMAC相比，ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC在小鼠体内显示出更强的对卵巢癌和胰腺癌的抑制作用，并延长了小鼠的生存期。

为了进一步提升ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗实体瘤疗效，研究者们又将其和免疫检查点抑制剂联用。研究结果表明，与PD-1抗体联用可以提升ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC的抗卵巢癌功能。

从机制上来看，该研究发现了ACOD1-KEAP1-NRF2信号轴对于iMAC功能的调控作用。ACOD1基因的缺失导致ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC 中的衣康酸的丰度被抑制。衣康酸可以通过烷基化部分半胱氨酸残基，致使KEAP1失活，促进NRF2的积累和核转位，从而促进下游抗氧化基因的转录，同时抑制炎症基因的转录。ACOD1-/- MSLN-CAR-iMAC可以分泌较高水平的促炎细胞因子，产生更多的ROS，表现出增强的抗肿瘤活性。该研究提供了CAR-iMAC改造的新思路，ACOD1可以作为巨噬细胞肿瘤免疫治疗的新靶点，有望应用于实体肿瘤的临床治疗。

该研究报道了敲除CAR-iMAC表面与唾液酸结合的免疫检查点Siglec-5和Siglec-10的双敲除CAR-iMAC，也可以增强CAR-iMAC的抗实体瘤功能。

无论是通过对代谢的基因编辑，还是对免疫检查点的基因编辑，来实现巨噬细胞功能的提升，都可以被统称为Edited MAC （ E-MAC ） ，这是在团队此前报道的“iMAC”和“CAR-MAC”技术基础上的改进与提升，也将为下一代巨噬细胞免疫治疗开启新的思路。