中科院：一个干细胞即可生成1400万个杀伤肿瘤的NK细胞

团队摒弃传统改造成熟自然杀伤细胞的思路，通过对脐带血来源的早期干细胞进行基因工程改造，打造出一套高效制备体系，能产出海量高活性自然杀伤（NK）细胞，其中包括可精准靶向特定癌症的嵌合抗原受体（CAR）修饰型 NK 细胞。

这一技术不仅让抗癌 NK 细胞疗法更廉价、更高效，还实现了规模化生产，单份脐带血即可制备出数千份治疗剂量，为癌症免疫治疗的普及奠定关键基础。

NK 细胞是人体免疫系统的 “天然卫士”，在抵御病毒感染、清除癌变细胞的早期防御中发挥核心作用，凭借无需提前致敏就能识别并消灭异常细胞的天然优势，成为癌症治疗的理想工具。在 CAR-NK 免疫疗法中，科学家会为 NK 细胞装上人工设计的 CAR 受体，让其能精准识别癌细胞表面的特异性标记，实现对肿瘤的靶向打击。

但传统的 CAR-NK 细胞制备方法存在诸多瓶颈：该方法以外周血或脐带血中分离的成熟 NK 细胞为原料，不仅细胞个体差异大、基因改造效率低，还存在制备成本高、周期长等问题，严重制约了疗法的临床应用和普及。

为破解这一难题，中国科学院动物研究所王金勇研究员带领团队另辟蹊径，提出了全新的干细胞制备策略。

研究团队并未对成熟 NK 细胞进行改造，而是以脐带血中提取的 CD34 + 造血干祖细胞为起始材料，成功培育出实验室诱导型 NK 细胞（iNK），以及经过 CAR 基因工程修饰的 CAR-iNK 细胞。相关研究成果已发表于国际知名期刊《自然 - 生物医学工程》。

图一：脐带血来源iNK/CAR-iNK工程化制备技术

此前，利用脐带血 CD34 + 造血干祖细胞制备 NK 细胞的尝试，始终受限于制备效率低、细胞功能不成熟等问题。王金勇团队将基因工程改造步骤提前至 CD34 + 造血干祖细胞阶段，融合 CAR 基因转导、祖细胞高效扩增、NK 细胞谱系定向诱导三大技术，彻底解决了这一行业难题。

该制备体系分为三个核心阶段，实现了细胞的高效扩增与定向分化：第一阶段，借助辐照后的 AFT024 滋养细胞，对 CD34 + 造血干祖细胞（或转导了 CD19 CAR 基因的干祖细胞）进行培养，14 天内细胞数量即可实现 800 至 1000 倍的扩增；第二阶段，将扩增后的细胞与 OP9 滋养细胞共培养，构建人工造血类器官聚集体，为细胞向 NK 细胞谱系定向分化提供最优环境；第三阶段，让已定向为 NK 细胞的前体细胞进一步成熟并大量增殖，最终获得高纯度的 iNK 细胞或 CAR-iNK 细胞，且这些细胞均能高效表达具有重要杀瘤作用的内源性 CD16 蛋白。

这一技术的产能表现令人瞩目：实验数据显示，单个 CD34 + 造血干祖细胞最多可培育出 1400 万个 iNK 细胞，或 760 万个 CAR-iNK 细胞。研究人员测算，仅需五分之一份常规脐带血，理论上就能制备出可供数千甚至数万名患者使用的治疗剂量，彻底解决了传统方法产能不足的问题。

同时，该技术大幅降低了 CAR 基因工程的成本，其中最关键的突破是病毒载体使用量的锐减：与传统改造成熟 NK 细胞的方法相比，该技术在培养第 42 天时仅需约 1/140000 的病毒载体，到第 49 天时这一比例更是低至 1/600000，从根源上降低了制备成本。

在实验室有效性验证中，iNK 细胞和 CAR-iNK 细胞均展现出强大的肿瘤杀伤能力。在人 B 细胞急性淋巴细胞白血病的细胞系异种移植（CDX）和患者来源异种移植（PDX）小鼠模型中，CD19 CAR-iNK 细胞能显著抑制肿瘤生长，大幅延长荷瘤小鼠的生存期，证实了其良好的抗癌效果。

研究人员表示，这一全新制备方法不仅大幅提升了 iNK 细胞和 CAR-iNK 细胞的生产效率，还显著降低了 CAR 基因工程的成本，为 CAR-NK 疗法的临床规模化应用扫清了核心障碍。

本项研究得到了科技部、国家自然科学基金委等多个项目的资助。

期刊文献/Fangxiao Hu, Jianhuan Li, Yao Wang, Yunqing Lin, Jingliao Zhang, Jiacheng Xu, Xiujuan Zheng, Qitong Weng, Xiaofei Liu, Yang Geng, Hongling Wu, Lijuan Liu, Huan Peng, Bingyan Wu, Dehao Huang, Chengxiang Xia, Tongjie Wang, Xin Du, Hui Zeng, Fang Dong, Yingchi Zhang, Xiaofan Zhu, Mengyun Zhang, Jinyong Wang. Large-scale generation of iNK and CAR-iNK cells from CD34 haematopoietic stem and progenitor cells for adoptive immunotherapy. Nature Biomedical Engineering, 2025; DOI: 10.1038/s41551-025-01522-5