在CAR-T療法中，以磁珠對免疫細胞進行活化擴增是最為廣用的製程，但昂貴的價格使得這項療法推廣不易。工研院生醫所陳振泰經理帶領團隊，開發出有仿生概念的多突狀iKNOBeads新磁珠，大幅提升T細胞體外擴增效率，更計畫將應用範圍擴增至NK細胞等其他免疫細胞上...

以免疫細胞療法（Cell immunotherapy）治療癌症，也就是將免疫細胞在體外活化、改造並擴增數量，再輸入病患體內對抗癌症細胞的技術，在近年備受重視，像是用於治療多種淋巴癌的嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法，就是最早獲得FDA核准上市的基改免疫細胞療法技術。

在體外生產免疫細胞時，磁珠（Magnetic beads）扮演了相當關鍵的輔助角色。工研院生醫所經理陳振泰形容，人體內的T細胞就像是軍隊，在體外分離後的活化、擴增，就是在訓練軍隊認識敵人並壯大兵力，才能增加對抗癌細胞的勝算。

磁珠具備容易分離、可在表面修飾抗體等優點，成為細胞療法關鍵材料

為了達成活化擴增免疫細胞的目的，早期是利用基因改造過的飼養細胞（Feeder Cells）來訓練T細胞，卻有品質控管、操作不便及安全性的問題，之後才發展出可用磁力完整分離，還能在表面修飾特定細胞活化物質（如：CD3及CD28抗體等）的磁珠作為替代品，這也成為CAR-T細胞製程的主要輔助材料。

※T細胞在人體外的活化和擴增，都需要磁珠輔助。（來源：生策中心）

陳振泰解釋，目前多種已上市的CAR-T細胞免疫療法，都是使用同一家廠商的產品：ThermoFisher所生產的Dynabeads磁珠，一罐約10毫升的售價就將近台幣30萬元，價格相當昂貴。這也成為了工研院開發新磁珠技術的契機。

陳振泰團隊一開始是受到台大醫院醫師的委託，目標是開發出與Dynabeads同樣是微米級的圓球形磁珠，但成本更為低廉的相似品，但在過程當中卻意外出現了表面呈現不規則突起的「瑕疵品」。經過多次實驗後，團隊更發現這些表面有著突起的磁珠在促進T細胞活化增生上的表現反而更好，便逐漸把開發重心改到新型態的磁珠上。

仿生概念的多突狀磁珠，更能促進免疫細胞的活化增生

陳振泰解釋，在人體中是藉由抗原呈現細胞（Antigen presenting cells, APC）來活化T細胞，其中活化效能最強的樹突細胞（dendritic cells）表面是如神經細胞樹突般不規則突起及皺摺，而且十分粗糙；但目前市售磁珠皆為光滑圓球，與免疫細胞接觸時作用區域僅限於圓弧球面。他補充，在仿生的概念下，磁珠表面若有類似的不規則突起，並且增加表面粗糙度，與免疫細胞接觸時能夠作用的表面積較大，細胞活化物質的數量也更多，對於免疫細胞活化擴增的效能也有所助益。

※陳振泰團隊開發的iKNOBeads磁珠與人體內的樹突細胞外型相仿，能夠強化T細胞擴增效率。（來源：陳振泰團隊）

實證數據也顯示，命名為「iKNOBeads」的工研院新型態磁珠，活化能力已超過目前業界的標準品。五位不同健康捐贈者的T細胞分別經由工研院iKNOBeads和Dynabeads活化並進行12天的培養後，結果顯示iKNOBeads的擴增效率皆優於Dynabeads，而且突起尺寸越高的磁珠，擴增效率也越好。

此外，陳振泰補充，Dynabeads的建議使用量為細胞數量的3倍，也就是以3顆磁珠來活化1顆T細胞，但工研院iKNOBeads的用量卻只需要Dynabeads的3分之1到10分之1就能達到相似的擴增數量，並且基於磁珠高效率的特性能夠將CAR-T細胞製程從業界標準的9-12天縮短至7天。

使用磁珠擴增NK細胞，可避免患者因細胞療法產生罹癌的風險

在驗證過磁珠的T細胞擴增能力後，陳振泰團隊目前把研發重心放在NK（Natural Killer）細胞的擴增上。陳振泰解釋，目前量產NK細胞活化所使用的feeder cells是基因改造過的癌症細胞株，製程相當繁複，也有一定風險。

他舉例，由於feeder cells無法跟磁珠一樣用外力分離，所以在NK細胞的擴增結束後，會先用放射線殺死所有的癌細胞再一起注射回人體。然而，這種做法無法保證所有的癌細胞都已被消除，如果經放射線照射後仍有癌細胞存活，有可能隨著NK細胞一起注入患者體內，反而增加了患者罹患癌症的機率。

因此，如果能以磁珠替代feeder cells，不但製程能大幅簡化，也能降低患者罹癌的風險。實驗數據也顯示，iKNOBeads與現有市售產品：Miltenyi Biotec的NK細胞活化磁珠套組進行平行測試，在健康捐贈者與乳癌末期病患各10例的測試結果中，Miltenyi在14天培養後的NK細胞平均擴增倍率皆小於500倍，但iKNOBeads卻能達到4000-6000倍，此外也已完成臍帶血源NK細胞活化磁珠的開發。

在未來，iKNOBeads有望發展成細胞治療的通用平台。他透露，目前正在跟日本的東京大學醫院、京都大學CiRA研究所合作，開發TIL和iPSC細胞的應用。陳振泰表示，團隊的技術已經可以控制磁珠產出的尺寸、表面突起狀況和細胞活化物質的修飾，可以根據細胞治療業者的實際需求進行客製化生產，擴大細胞治療產業的製程量能。

※工研院陳振泰經理團隊獲得第16屆國家新創獎「學研新創 – 生技製藥與精準醫療」肯定。（來源：生策中心）

※系列報導：

• 採用全新生產技術，工研院iKNOBeads磁珠預計2024啟動商業運作