中國科學院重大抗癌突破：一個干細胞即可生成1400萬個殺傷腫瘤的NK細胞

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前 言

在癌癥免疫治療領域，自然殺傷（NK）細胞一直被視為最具潛力的“前線戰士”。它們能夠在病毒和腫瘤初期侵襲時迅速識別并摧毀異常細胞。

然而，長期以來，科學家面臨一個現實困境：即便技術成熟，要大量制備高效 NK細胞仍舊成本高昂、周期漫長，每一次臨床用量幾乎都依賴于有限的外周血或臍帶血樣本。

近期，中國科學院的研究團隊提出了一種全新的干細胞工程策略——只需一個 CD34? 造血干細胞，就能生成多達1400萬個NK細胞，這不僅顛覆了生產邏輯，也為抗癌細胞療法的規模化鋪平了道路。

01 傳統CAR-NK面臨的“瓶頸”

CAR-NK療法的原理很直觀：科學家給NK細胞裝上嵌合抗原受體（CAR），讓它們能精準識別癌細胞表面的特定標記，從而更有效地殺傷腫瘤。但在實踐中，這種方法高度依賴成熟 NK 細胞來源，如外周血或臍帶血。成熟細胞雖然直接可用，卻存在三大問題：

第一，細胞差異巨大。不同個體來源的 NK 細胞在增殖能力、殺傷效力和基因可改造性上都有明顯波動，這讓臨床療效難以統一。

▲利用臍帶血CD34+造血干細胞和祖細胞大規模生產iNK和CAR-iNK細胞的方法概述。

第二，基因改造效率低，尤其是病毒載體在成熟NK上的轉導效率有限，需要大量病毒顆粒支撐，導致成本飛漲。

第三，生產周期長，從采集、改造到擴增，往往需要數周甚至數月才能得到足夠的治療劑量。

大量研究顯示，這些限制嚴重制約了CAR-NK療法的推廣。即便在小規模臨床試驗中，成熟NK細胞改造后的療效令人期待，但“成本高、產量低、差異大”的現實，使其難以像 CAR-T 那樣真正實現產業化。

02 從成熟細胞到干細胞——“設計源頭”的突破

針對這一問題，中國科學院動物研究所王金勇團隊提出了根本性轉變：不再改造成熟NK，而是從CD34?造血干/祖細胞階段就進行CAR工程。這個策略核心在于“工程前移”，意味著科學家可以在細胞命運尚未固定時，就開始基因改造和譜系引導。

研究團隊建立了三階段擴增與分化體系。首先，利用經輻照的AFT024飼養細胞擴增 CD34?HSPC，在14天內實現約800–1000倍增殖。相比成熟NK的有限增殖能力，這一步大幅提高了初始產量。

隨后，將擴增細胞與OP9飼養細胞共培養，形成人工造血器官類聚集體，這種結構模擬了骨髓微環境，促進NK譜系定向承諾。

最后，已承諾為NK的細胞繼續成熟和擴增，形成高純度iNK或CAR-iNK，天然表達 CD16，可有效介導抗腫瘤效應。

這一設計有兩個深遠意義：一是通過控制細胞早期命運，減少了成熟細胞間的異質性，提高最終產物的一致性；二是可在干細胞階段就完成CAR轉導，顯著降低病毒載體用量，使大規模生產更加經濟可行。這種從源頭“設計”的思路，本質上是將 NK 細胞療法從實驗室式手工生產，推進到可工業化的生產模式。

03 規模與效能的雙重躍升

實驗數據顯示，單個CD34? HSPC 能生成約1400萬個iNK細胞或760萬個 CAR-iNK細胞。換算下來，僅 1/5 份臍帶血單位，就可以產生數千甚至數萬劑臨床用量，這在傳統成熟 NK 體系下幾乎不可想象。

更令人驚訝的是，病毒載體的使用量相比成熟NK改造減少了 1/140,000（培養第 42 天）至 1/600,000（培養第 49 天），意味著 CAR 工程成本幾乎呈數量級下降。

▲利用 CD34 +造血干細胞生成iNK細胞和CD19 CAR-iNK細胞的三步策略。

在功能驗證上，團隊在B-ALL的小鼠CDX和PDX模型中，CD19 CAR-iNK細胞表現出強大的抗腫瘤能力，不僅顯著抑制腫瘤生長，還延長了動物生存期。這證明了從干細胞階段生成的NK細胞不僅數量龐大，更保留了成熟NK的效能。

綜合來看，這一方法同時解決了產量、成本和一致性三大瓶頸，使CAR-NK細胞療法首次具備向大規模臨床和產業化擴展的可能。它不僅是一個實驗技術的優化，更可能標志著抗癌細胞療法進入“工業化”時代。

04 總結收束

從成熟NK到干細胞源頭的CAR工程，這項研究揭示了細胞治療生產方式的根本變革：少量干細胞即可生成百萬級抗癌NK細胞，成本顯著下降，療效保持甚至增強。

它不僅解鎖了抗癌細胞療法的規模化潛力，也為未來更高效、更可負擔的免疫治療提供了清晰路徑。這一次，中國科學院團隊用科學創新告訴我們，真正的突破，往往來自于“回到源頭重新設計”。

注參考資料

Large-scale generation of iNK and CAR-iNK cells from CD34+ haematopoietic stem and progenitor cells for adoptive immunotherapyFangxiao Hu, Jianhuan Li, Yao Wang, Yunqing Lin, Jingliao Zhang, Jiacheng Xu, Xiujuan Zheng, Qitong Weng, Xiaofei Liu, Yang Geng, Hongling Wu……

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

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