利用模擬抗原呈遞細胞的生物材料支架促進T細胞高效增殖

免疫學家和腫瘤學家正在利用過繼細胞轉移技術，操縱人體的免疫系統來抵抗癌癥和其他疾病。在正常的免疫反應中，一種被稱作T細胞的白細胞經另一種被稱作抗原呈遞細胞（APC）的免疫細胞的指導后擴大它們的數量，并且保持存活。過繼細胞轉移程序正是在培養皿中模擬這一過程，即從患者身上取出T細胞，讓它們繁殖，有時對它們進行基因修飾，然后將它們移植回患者體內，這樣它們就能夠找到并殺死癌細胞。然而，這些程序通常需要數周的時間才能產生大批量的治療性T細胞，其中這些T細胞的數量是非常龐大的，而且它們的活性要足以消除它們的靶細胞。

如今，在一項新的研究中，由美國哈佛大學懷斯生物啟發工程研究所和約翰-保爾森工程與應用科學學院的David Mooney教授領導的一個研究團隊報道了一種基于替代材料的T細胞擴增方法，這可能幫助克服這些障礙。利用一種模擬APC的生物材料支架，這些研究人員實現了比現有方法更好地促進小鼠和人類原代T細胞增殖；并且他們在經過表達嵌合抗原受體的T細胞（CAR-T細胞）治療的小鼠淋巴瘤模型中證實了這種方法的潛力，其中這些CAR-T細胞經過基因改造后靶向破壞淋巴瘤細胞。相關研究結果于2018年1月15日在線發表在Nature Biotechnology期刊上，論文標題為“Scaffolds that mimic antigen-presenting cells enable ex vivo expansion of primary T cells”。

為了設計一種模擬APC的支架，這些研究人員首先將白細胞介素2（IL-2）---一種由APC產生的因子，能夠延長相關的T細胞存活---裝載在微小的介孔硅棒（mesoporous silica rods, MSR）中。他們隨后利用形成薄薄的類似于APC的外膜的支撐性脂質雙層（SLB）的脂質包被MSR，接著利用一對激活T細胞的抗體對這種支撐性脂質雙層進行功能化處理，這樣這些抗體在脂質層中移動并且能夠結合T細胞表面上的受體/輔助受體分子。在培養基中，三維支架通過MSR沉降和隨機堆積而自發形成，并且產生足夠大的孔從而允許T細胞進入、移動和聚集，從而提供讓它們增殖的信號。

在進行一系列的并行比較中，Mooney團隊證實模擬APC的支架的性能優于商業上可獲得的增殖珠（Dynabeads），這些增殖珠當前用于臨床過繼細胞轉移方法中。論文第二作者、Mooney 實驗室研究生David Zhang 說，“在單劑量注射中，APC模擬支架導致小鼠和人類的原代T細胞增殖增加了2～10倍。另一個優勢是，APC模擬支架能夠讓我們調整在想要的免疫反應中發揮不同作用的T細胞亞群的比例，在未來這可能會增加它們的功能。”