《Medical Oncology》：Engineered mesenchymal stem cells expressing CXCR4 and LIGHT enhance Anti-Tumor activity in a subcutaneous gastric cancer xenograft model
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为应对胃癌治疗手段有限且预后不佳的挑战，本研究通过基因改造使人脐带间充质干细胞（HUC-MSCs）共表达CXCR4和TNFSF14（LIGHT），以增强其肿瘤归巢能力和免疫激活功能。研究结果显示，工程化干细胞（Tg-HUC-MSCs）在体外能显著抑制胃癌细胞迁移并诱导凋亡，在体内可有效抑制移植瘤生长、增加坏死区域并降低Ki-67增殖指数，表明该方法有望成为一种有前景的基于细胞的实体瘤治疗新策略。
胃癌依然是全球癌症相关死亡的主要原因之一，尽管医疗技术在进步，但其治疗选择有限且预后较差，这构成了一个巨大的临床挑战。传统的放化疗等方法往往伴随着严重的副作用，并且对于晚期胃癌效果有限。因此，探索新型、精准且高效的治疗策略刻不容缓。间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells， MSCs）因其独特的肿瘤归巢能力、低免疫原性和易于进行基因改造的特性，被视为一种有潜力的肿瘤治疗载体。然而，未经改造的MSCs对实体瘤的疗效有限，其根源在于肿瘤靶向性不足和免疫激活能力较弱。那么，能否通过基因工程手段，同时增强干细胞的“寻的”能力与“杀伤”能力呢？一项发表在《Medical Oncology》上的研究为我们提供了一种创新的解决方案。
为了回答上述问题，研究人员将目光投向了两个关键分子：C-X-C chemokine receptor type 4 （CXCR4， C-X-C趋化因子受体4型）和TNFSF14（也称为LIGHT）。CXCR4是一种趋化因子受体，能与肿瘤微环境中高表达的基质细胞衍生因子-1（SDF-1）结合，从而引导表达CXCR4的细胞向肿瘤部位迁移。而LIGHT是肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor， TNF）超家族成员，是一种强大的免疫调节分子，通过与T淋巴细胞上的疱疹病毒进入介质（Herpesvirus Entry Mediator， HVEM）等受体结合，可以激活抗肿瘤免疫反应，重塑免疫抑制性的肿瘤微环境。研究人员假设，如果让人脐带来源的MSCs（HUC-MSCs）同时高表达这两个基因，就能集“精准导航”与“免疫激活”于一身，大幅提升其抗肿瘤疗效。
为此，研究团队开展了一项系统性的实验。他们利用慢病毒载体成功构建了能够稳定共表达CXCR4和LIGHT的双基因工程化HUC-MSCs（文中称为Tg-HUC-MSCs）。随后，他们利用胃癌细胞系HGC-27，在体外和体内模型中全面评估了Tg-HUC-MSCs的抗肿瘤效果。为了开展这项研究，研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，利用慢病毒包装与转导技术，将CXCR4和TNFSF14基因导入HUC-MSCs；其次，通过流式细胞术验证工程化干细胞表面标志物及目的蛋白的表达；接着，使用划痕实验、Annexin V/PI凋亡分析和基于萤光素酶的细胞毒性试验，在体外评估工程化干细胞对胃癌细胞迁移、凋亡和活力的影响；最后，在BALB/c裸鼠皮下接种HGC-27细胞构建异种移植瘤模型，通过瘤内注射给予治疗，并使用游标卡尺测量、生物发光成像、组织病理学（H&E染色）和免疫组化（Ki-67染色）等技术，在体内评估其抑瘤效果和安全性。
研究结果清晰地展示了双基因工程化干细胞的强大效力。
在验证工程化HUC-MSCs中CXCR4和LIGHT的表达部分，流式细胞术分析证实，经慢病毒转导的Tg-HUC-MSCs能稳定地在细胞表面表达CXCR4和LIGHT蛋白，且表达水平呈剂量依赖性增加，最高转导剂量组（CT-20）的阳性率超过80%，显著高于未修饰的MSCs和对照组。
在Tg-MSCs对胃癌细胞表现出更强的细胞毒性作用部分，萤光素酶细胞毒性试验显示，Tg-HUC-MSCs能以剂量依赖的方式显著降低HGC-27细胞的活力。在效应细胞与靶细胞比例（E：T）为10：1时，Tg-HUC-MSCs能杀死超过70%的肿瘤细胞，其细胞毒性显著强于未修饰的MSCs。
在Tg-MSCs抑制胃癌细胞迁移部分，划痕实验结果表明，与未修饰MSCs和对照组相比，Tg-HUC-MSCs能显著抑制HGC-27细胞的迁移。在处理12小时后，Tg-HUC-MSCs处理组的伤口闭合减少了约65%，而MSCs处理组仅减少约25%。
在Tg-MSCs在体外诱导强烈的细胞凋亡部分，Annexin V/PI凋亡分析显示，Tg-HUC-MSCs能显著增加HGC-27细胞的早期和晚期凋亡比例。Tg-HUC-MSCs处理组的总凋亡率约为45%，远高于MSCs处理组（约18%）和对照组（约10%），表明其能有效促进肿瘤细胞的程序性死亡。
在体内Tg-MSCs对肿瘤的抑制作用部分，在携带HGC-27异种移植瘤的BALB/c裸鼠模型中，瘤内注射Tg-HUC-MSCs能导致深刻的肿瘤抑制。与对照组和MSCs治疗组相比，Tg-HUC-MSCs治疗组小鼠的肿瘤体积在实验终点减少了60%以上，且小鼠体重无明显变化，表明治疗未引起明显的系统性毒性。
在组织学分析显示增殖减少和坏死增加部分，对主要器官（心、肝、肾、脾、肺）的H&E染色分析显示，所有治疗组均未观察到异常结构或病理损伤，表明MSCs和Tg-HUC-MSCs的施用体内耐受性良好。Ki-67免疫组化染色进一步证实了Tg-HUC-MSCs的强大抗增殖效果：对照组肿瘤显示出广泛的Ki-67核阳性，增殖指数约为75%；MSCs治疗组降至约55%；而Tg-HUC-MSCs治疗组的Ki-67阳性细胞比例显著降低至20%以下，同时肿瘤组织中出现更多坏死区域。
在讨论与结论部分，研究团队指出，与传统的系统性疗法相比，本研究提出的双基因工程化HUC-MSCs策略旨在通过增强局部肿瘤靶向性来提升抗肿瘤活性。CXCR4的过表达改善了MSCs向富含CXCL12（即SDF-1）的肿瘤微环境的迁移，而LIGHT则通过与T细胞、自然杀伤（NK）细胞和肿瘤细胞上的受体相互作用，增强了抗肿瘤免疫反应。这种“导航”与“攻击”的协同作用，解释了为何Tg-HUC-MSCs在体外和体内模型中均表现出优于未修饰MSCs的疗效。研究结果为利用基因工程增强MSCs的肿瘤靶向和免疫激活能力提供了定量和定性证据。尽管该研究主要是在免疫缺陷的裸鼠模型中完成的，为概念验证性质，但其成功证明了CXCR4和LIGHT双基因工程化HUC-MSCs在胃癌治疗中的巨大潜力，为未来在免疫健全模型中进行更深入的安全性评估、剂量优化以及探索联合疗法奠定了坚实的实验基础。总之，这项研究为开发基于工程化干细胞的实体瘤靶向免疫治疗策略提供了新的思路和有力的前期数据支持。
