免疫学家和肿瘤学家正在利用人体的免疫系统通过过继性细胞转移技术来对抗癌症和其他疾病。在正常的免疫反应中，另一种称为抗原呈递细胞(APC)的免疫细胞会指示一种称为T细胞的白细胞扩大其数量并存活。过继的细胞转移程序通过从患者身上获取T细胞，对其进行增殖，有时对其进行基因修饰，然后将其返还给患者，从而使它们能够例如定位并杀死癌细胞，从而完全模仿了培养皿中的这一过程。但是，这些程序通常需要数周的时间才能生产出批次的治疗性T细胞，这些细胞的大小和反应性足以消除它们的靶细胞。
哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的大卫·穆尼和约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)领导的一个研究小组目前正在《自然生物技术》杂志上报告一种替代的基于材料的T细胞扩增方法，该方法可以帮助克服这些问题。障碍。与APC类似的生物材料支架相比，研究人员获得了比现有方法更大的原代小鼠和人类T细胞扩增能力。他们证明了该方法在表达嵌合抗原受体的T细胞(CAR-T细胞)处理后的小鼠淋巴瘤模型中的潜力，该T细胞经过改造后可以驻留并破坏淋巴瘤细胞。
“我们的方法密切模仿APC如何向其外膜上的原代T细胞呈现刺激信号，以及它们如何释放可溶因子，从而提高T细胞的存活率。结果，我们实现了更快，更大的扩展。通过改变支架中脂质，线索和扩散因子的组成，我们设计了一个非常灵活的平台，可用于从血液样本中扩增特定的T细胞群体，并可在现有疗法(例如CAR- W细胞疗法”，威斯研究所(Wyss Institute)核心教员兼免疫材料平台负责人Mooney博士说。Mooney还是SEAS生物工程的Robert P. Pinkas家庭教授。
为了设计一种模拟APC的支架，研究小组首先在细小的介孔二氧化硅棒(MSR)中装载了白介素2(IL-2)，白细胞介素2(IL-2)是APC产生的因子，可延长相关T细胞的存活时间。然后将MSRs涂上脂质，形成一个薄的支持脂质双层(SLB)，该脂质双层类似于APC的外膜，然后研究人员用一对T细胞刺激性抗体进行功能化，该抗体在脂质层中仍可移动并可以结合T细胞表面的受体/共受体分子。在培养基中，3D支架通过杆的沉降和随机堆叠自发形成，形成足够大的孔以允许T细胞进入，移动和积累，从而发出信号。
在一系列并行比较中，Mooney的团队证明了APC模拟支架的性能要好于目前市场上采用的过继细胞转移方法中涉及的市售扩展珠(Dynabeads)的方法。“在单剂中，APC模拟支架导致原代小鼠和人类T细胞的扩增比Dynabeads高2至10倍。另一个优势是，APC模拟支架使我们能够调节在所需的免疫反应中具有不同作用的T细胞亚群的比例，这将来可能会增强其功能，”研究的第二作者，研究生David Zhang说道。与Mooney合作。
基于这些发现，研究人员展示了其T细胞扩增平台在治疗模型中的实用性。第一作者亚历山大·张(Alexander Cheung)博士说：“在CAR-T细胞疗法的最新突破的推动下，我们证明了用APC模拟支架扩展的特定CAR-T细胞产物可以促进人类淋巴瘤小鼠模型的治疗。” .D。是Mooney团队中的一个项目的发起人，现在是马萨诸塞州剑桥市UNUM Therapeutics的科学家。经过工程设计以激活特定类型的CAR-T细胞的APC模仿支架，在更长的培养时间内能够比类似设计的扩增珠粒产生更多数量的修饰T细胞，并且所得细胞在杀伤细胞方面同样有效。小鼠淋巴瘤细胞。
在成功使用该材料扩增样品中存在的所有T细胞后，研究小组证明了APC模拟支架还可用于从更复杂的细胞混合物中扩增抗原特异性T细胞克隆。免疫系统不断开发这种T细胞克隆，以识别外源蛋白质中所含的小特异性肽。为此，研究人员将分子掺入了支架中，该分子被称为主要组织相容性复合物(MHC)，并向T细胞呈递了病毒蛋白衍生的小肽。
“还基于研究表明，APC模拟支架在从血液中特异性富集和扩增稀有T细胞亚群方面也具有优越的潜力，我们坚信，我们创造了一种有效的平台技术，可以促进更有效的精密免疫疗法，张说。
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