西班牙研究團隊開發(fā)了針對癌癥患者的3D打印T細胞水凝膠
魔猴君 行業(yè)資訊 1511天前
西班牙領(lǐng)導的研究小組3D打印了一種水凝膠，該凝膠能夠模仿人類淋巴結(jié)的行為，并加速癌癥患者中T細胞的產(chǎn)生。通過結(jié)合基于聚乙二醇（PEG）的聚合物和抗凝肝素，該團隊制造了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使T細胞更有效地遷移和增殖。鑒于T細胞具有殺死腫瘤細胞的能力，該研究小組的新材料可以用作新型癌癥免疫療法的基礎(chǔ)?？茖W家已經(jīng)向歐洲專利局申請了其新型聚合物水凝膠的專利，他們希望在不久的將來將其技術(shù)帶入醫(yī)院。
研究團隊希望他們的3D打印水凝膠能夠盡快在醫(yī)院環(huán)境中部署，并已嘗試為其工藝申請專利。
圖片來自《生物材料》雜志。
對3D打印T細胞解決方案的需求
與癌癥的化學療法和外科手術(shù)治療相反，免疫療法利用患者的免疫系統(tǒng)來防御致命疾病。癌癥可以出現(xiàn)在現(xiàn)有的細胞中，并且能夠逃避免疫系統(tǒng)的反應(yīng)，但是可以對T細胞進行編程，以鑒定和破壞這種細胞，并獲得不同程度的成功。
然而，基于T細胞的方法面臨挑戰(zhàn)，因為修飾的細胞可能難以制造，操縱和控制足夠大的劑量才能有效對抗癌癥。此外，基于腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）的治療方法可以主動尋找并消滅腫瘤，因此迫切需要細胞擴增系統(tǒng)來推動其廣泛采用。先前的研究主要集中于T細胞的體外增殖，但是這些方法未能將人類淋巴結(jié)的影響納入考慮范圍。例如，細胞因子CCL21是一種存在于淋巴結(jié)中的化學物質(zhì)，它通過趨化因子受體CCR7與幼稚T細胞相互作用，并增強細胞增殖和遷移。
同時，3D打印的細胞外基質(zhì)（ECM）通常用于模擬真正的ECM，目的是創(chuàng)造一種鼓勵細胞擴增的滋養(yǎng)環(huán)境。除了提供比標準陪替氏培養(yǎng)皿更真實的條件外，還可以使用不同的蛋白質(zhì)和生長因子定制人造ECM，以增強細胞生長。
顯示過繼性細胞治療過程的簡化圖。圖片來自《生物材料》雜志。
西班牙研究小組的新穎方法
研究人員結(jié)合了CC21、3D打印的基于PEG的ECM和血液稀釋劑肝素的優(yōu)勢，共同創(chuàng)造了一種ECM，可以重現(xiàn)淋巴結(jié)內(nèi)的狀況。如果成功的話，研究小組的水凝膠可以積極提高CD4 T細胞的增殖能力，同時可以對過繼細胞療法（ACT）的細胞分化進行微調(diào)。為了創(chuàng)建他們的ECM水凝膠，西班牙研究小組用一種馬來酰亞胺化學物質(zhì)對肝素進行了功能化。然后將混合物放置過夜，然后通過透析純化，并與被磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）覆蓋的PEG復合物合并。合并后，共價交聯(lián)發(fā)生，導致凝膠化，最終創(chuàng)造了該團隊的新型水凝膠。
后來制造了重量百分比分別為6％wt，4％wt和3％wt的ECM，隨后的流變表明，每種ECM都需要200-240分鐘才能穩(wěn)定下來。使用掃描電子顯微鏡（SEM）方法對這三種不同的配方進行了研究，結(jié)果揭示了少量PEG與高孔隙率之間的相關(guān)性。
進一步的分析表明，觀察到的中值孔徑為55μm，與較厚的基質(zhì)相比，具有此孔隙率或更低水平的ECM更有利于細胞擴增。結(jié)果，3％wt的水凝膠被認為對T細胞聚集和增殖最友好。然后將不同濃度的1 ng / ml，20 ng / ml和100 ng / ml CC21細胞因子添加到ECM混合物中，以評估CD4 T細胞的擴增。
研究人員的測試表明，較高的ECM孔隙率對應(yīng)較低的細胞增殖速率。圖片來自《生物材料》雜志。
總結(jié)碘化丙啶（PI）的活力測試表明，與異位懸浮狀態(tài)相比，T細胞在PEG-ECM中的復制量增加了25％。還發(fā)現(xiàn)載有細胞因子的水凝膠可促進效應(yīng)細胞比例的增加，這意味著將來可以修飾T細胞的組成以增加其對癌細胞的毒性。
點評：研究小組的方法已證明是離體細胞增殖技術(shù)的有效替代方法。通過各種評估來鼓勵細胞生長，還證明了將CCL21添加到團隊的水凝膠中。結(jié)果，研究人員推測其他化學分子，例如CCL19和ICAM-1，可能為需要進一步研究的患者帶來更好的臨床結(jié)果。將來，由西班牙領(lǐng)導的團隊認為，他們新穎的基于PEG的水凝膠可在醫(yī)院環(huán)境中被廣泛采用。研究小組在論文中說：“該支架改善了細胞的增殖并影響了表型，可以在制造人工淋巴結(jié)時進一步探索。預(yù)計還將加載CCL21的3D PEG-Hep水凝膠與灌注系統(tǒng)和新型生物反應(yīng)器兼容，以在良好生產(chǎn)規(guī)范（GMP）條件下在大型設(shè)施中工作?！?/span>
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