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一针打进腹腔，让病人自己的巨噬细胞变成CAR战士！中科院团队《Nat Commun》解锁36种CAR配方（附PD-1协同密码）

来源于：纳米医学网 | 作者：小N | 发布时间：2026-10-28 | 浏览：3

实体瘤腹膜转移，是肿瘤科医生手里最难打的一副牌。结直肠癌、卵巢癌、胰腺癌一旦播散到腹膜，减瘤手术加腹腔热灌注化疗（CRS+HIPEC）只对少数低负荷患者有效，多数晚期患者根本够不上这个选项；想靠免疫治疗翻盘，腹腔肿瘤却早已学会免疫逃逸。CAR巨噬细胞（CAR-M）看起来是个好答案——吞噬凶猛、能钻实体瘤，临床前模型里确能降负荷、延生存——可它卡在三道难题上：一是体外制备复制CAR-T般昂贵复杂，患者用不起；二是病毒载体工程细胞自带成瘤风险，安全性悬着；三是CAR胞内域设计长期只盯着CD3ζ一条路，巨噬细胞感知世界的CD40、TLR、Dectin-1等天然受体本领全被浪费。中国科学院杭州医学研究所谭蔚泓/刘相伸/谢思韬团队的答案简单直接：别在体外造细胞了，把"图纸"（mRNA）装进专门识别巨噬细胞的脂质纳米颗粒（LNP），打进腹腔，让患者体内现成的巨噬细胞就地变身CAR-M。他们一口气评估了36种CAR构型，还筛出了与PD-1抗体强强联手的黄金组合，成果"Intraperitoneal programming of tailored CAR macrophages via mRNA lipid nanoparticle to boost cancer immunotherapy"发表于 Nature Communications（DOI: 10.1038/s41467-025-67674-9）。

图1 设计与体外验证：PS是门牌，36种配方各显神通
先科普两句。LNP是核酸递送的"快递盒"：可电离脂质酸性下带正电裹住mRNA，进细胞后帮它从内涵体（细胞的"吞饮小泡"）里逃出来；mRNA不进细胞核，指挥细胞临时合成蛋白后自行降解，天生规避了整合突变风险。想让这个快递盒只送巨噬细胞？团队用了个巧妙的生物学后门：磷脂酰丝氨酸（PS）——凋亡细胞表面的"吃我信号"，巨噬细胞的专业清道夫天性让它对含PS的颗粒照单全收；再以β-谷甾醇替换胆固醇提升转染效率，得到PSβ-LNP（SM102:DSPC:β-谷甾醇:DMG-PEG2000:DOPS=50:10:34:1:5，微流控自组装）。粒径164±0.7 nm，PDI（多分散系数，越接近0粒径越均一）<0.1，pKa约6.72——pKa是颗粒表面电荷开始翻转的酸碱度，6.72意味着血液环境（pH 7.4）里它近乎电中性不惹事，一旦钻进酸性内涵体（pH约5–6）就迅速带上正电、撑破“牢房”把mRNA放出来。CAR构型分两族：促吞噬的CD3ζ（T细胞里负责“开火”的经典信号链，移植到巨噬细胞同样能驱动吞噬）、Dectin-1（识别β-葡聚糖的C型凝集素），促炎的CD40（推M1极化）、TLR4（LPS受体触发炎症级联）、CD46、CSF2R，排列组合出36种。体外功能验证精彩：Dectin-1 CAR-M效依赖E:T比清除肿瘤细胞且活性不靠mRNA加量；CD3ζ CAR-M在10:1时最强；流式定量黏附比例，CD3ζ与Dectin-1组分别20.5%、17.4%，未处理组仅7.0%；pHrodo Red标记的肿瘤碎片在酸性吞噬溶酶体里亮出红光——真吃、真消化；共培养上清中IL-12、IL-6显著升高——前者是激活NK与T细胞的头号促炎因子，后者是炎症放大信号。bulk RNA-seq的PCA与热图显示六种ICD驱动差异鲜明的转录程序，“选哪个胞内域”真不是走过场（图1）。

图1 Design and functionality of CARs with va…

翻译成白话：这口“腹腔快递”能精准送到巨噬细胞手里，一天之内细胞表面就立起新武器；CD3ζ和Dectin-1负责“吃掉肿瘤”，CD40和TLR4负责“点火报警”，各司其职且可按需拼装。

图3 腹腔编程：18小时完成转染，四分之三被转染细胞是巨噬细胞
快递盒能否在动物腹腔里精准投递？验证用的模型是CT26-luc结直肠癌腹腔转移同基因小鼠：腹腔接种2×10^5个表达荧光素酶的CT26细胞，让肿瘤在免疫健全小鼠的腹膜腔自然定植——同基因模型保留了完整免疫系统，才能回答“CAR-M能否训练T细胞”这个核心问题；给药前肿瘤已接种9–11天。腹腔注射GFP-mRNA PSβ-LNP后18小时，腹水巨噬细胞约占全部腹腔细胞的45%，其中60%以上GFP阳性，效率显著超越传统LNP；注射组腹水总细胞数40–65百万，对照仅20百万，LNP本身还顺手把"工厂"扩了容。更硬核的是选择性数据：肿瘤内被转染细胞四分之三F4/80阳性（巨噬细胞标记），瘤内F4/80+细胞约23%被转染；免疫荧光切片上eGFP信号从肿瘤外周一路铺到内部；腹水中mRNA转染细胞超80%是巨噬细胞，淋巴细胞几乎为零。DiR标记颗粒的活体分布显示荧光集中在肿瘤结节与肝脏，极少逸出腹腔——结直肠、胰腺（含原位模型）与卵巢癌SKOV3异种移植模型中模式一致。不过CAR表达并不"铁打"：无抗原时阳性率维持高位，过量抗原持续刺激下40小时跌到5%以下——活化诱导的内化降解，是"hit-and-run"式mRNA疗法走向临床必须补的一课（图3）。

图3 In situ programming of CAR-M via intrape…

图4 免疫记忆与疗效：治愈鼠再攻击全拒，CD3ζ+TLR4跑赢单域
探针能杀肿瘤，更要问：能否训练出长效免疫？先前被CAR-M彻底清除肿瘤的小鼠，皮下再接种100万肿瘤细胞，长期观察期内再次完全抑制——适应性免疫保护成立。IFNγ ELISPOT量化：把脾细胞和肿瘤细胞共孵，能分泌干扰素γ（效应T细胞的“开火标志”）的细胞一个个形成可见斑点。结果治愈鼠每1.5×10^5脾细胞含肿瘤特异性T细胞1118个，初始鼠仅253个，约4.4倍差距。1000万治愈鼠脾细胞过继给初始鼠，肿瘤生长显著受抑；但TME建成后（接种7天后）再输注则收效甚微，免疫组化显示CD3+T细胞难以渗入肿瘤内部——这道"浸润壁垒"恰恰是PD-1抗体能推开的门。于是团队把促吞噬CD3ζ与促炎CD40/TLR4并联，在晚期CT26-luc腹腔模型上每日腹腔给药（共7针；CD3ζ组5 μg mRNA/只/天，并联组7.5 μg），疗程从接种后第9天启动：生物发光成像与Kaplan-Meier曲线显示CD3ζ+TLR4并联方案疗效最突出，腹水与肿瘤中T细胞活化表型（CD8+IFNγ+、CD4+IFNγ+ Th1）与M1/M2比同步抬升（图4）。

图4 In situ programming of CAR-Ms activates …

图6 单细胞机制：NF-κB一挑二，MHC-I与PD-L1同步上调
CAR-M与PD-1抗体为何必须组队？单细胞RNA-seq（把成千上万个细胞逐个测序、看清每个细胞身份的“人口普查”）给出全景：四组（UTD/αPD-1/CAR-M/联合）分别解析8467、13845、13986、14933个免疫细胞，CAR-M与联合组T细胞、粒细胞占比上升；巨噬细胞cluster 1在CAR-M与联合组富集，M1评分最高、M2最低，分子特征是Trem2（促肿瘤相关巨噬细胞失活的检查点基因）下调、Cd80与Nos2（促炎一氧化氮合酶）上调，该簇Cd274（PD-L1基因）显著高表达——呼应"肿瘤PD-L1多达75%可源自巨噬细胞"的文献。流式证实CAR信号后巨噬细胞PD-L1与MHC-I（H-2Kd）同步升高；关键归因实验：NF-κB抑制剂PDTC（100 μM）或IKKβ-siRNA处理，两者上调一并消失。翻译成白话：CAR-M一边踩油门（MHC-I递抗原、请T细胞进肿瘤，并扩张TCF1+PD-1+祖系耗竭CD8+T细胞即Tpex——PD-1抗体的作用底物），一边踩刹车（PD-L1上调）——单用等于给肿瘤递刀，联用PD-1抗体才把刹车松开，1+1>2。补充实验中，在CAR胞外域整合CD47阻断模块（"别吃我"信号拦截）可进一步强化吞噬，血液毒性可控；连续7天腹腔给药的动物主要脏器HE染色、血生化与血常规均未见异常（图6）。

图6 In situ programming of CAR-Ms leads to M…

研究总结
本研究开发了一种磷脂酰丝氨酸/β-谷甾醇修饰的巨噬细胞靶向mRNA-LNP平台，腹腔注射后18小时即可在体内高效编程CAR-M；36种CAR构型系统筛选确立"促吞噬（CD3ζ/Dectin-1）+促炎（CD40/TLR4）"双域并联原则，CD3ζ+TLR4方案与PD-1抗体显著协同；单细胞图谱揭示CAR-M经NF-κB通路同步上调MHC-I与PD-L1、重塑TME并扩张Tpex群体，初步安全性良好。这把"体内制药"的钥匙把CAR-M从昂贵的体外工坊解放出来：换一个靶向抗原、换一组胞内域，腹膜转移之外的大量实体瘤场景都可以照着这个模板续写剧本。

◆ 关于纳米医学网（舜纳纳米）

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参考资料：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67674-9
全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67674-9
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