細(xì)胞治療3D打印設(shè)備使腫瘤大幅縮小，中國青年學(xué)者擔(dān)任第一作者

來源：我是科學(xué)家iScientist

美國西北大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)出一種新的工具來利用腫瘤中的免疫細(xì)胞來快速有效地抗擊癌癥。

他們的研究結(jié)果于1月27日發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》（Nature Biomedical Engineering）雜志上。結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的細(xì)胞療法相比，小鼠體內(nèi)的腫瘤顯著縮小。利用一種可以3D 打印的新型微流體裝置，研究小組培養(yǎng)、分類并收獲了數(shù)以億計的細(xì)胞，比目前的方法多消除了400% 的腫瘤細(xì)胞。

用新的細(xì)胞治療方法治療的小鼠，與用傳統(tǒng)的細(xì)胞治療方法治療的小鼠相比，腫瘤出現(xiàn)了戲劇性的萎縮 | SHANA KELLEY LAB/西北大學(xué)

大多數(shù)癌癥的治療涉及有毒的化學(xué)物質(zhì)和外來物質(zhì)，這些物質(zhì)會產(chǎn)生有害的副作用，并削弱人體的免疫反應(yīng)。使用自己身體的組織可以消除副作用和排斥的風(fēng)險，這在再生醫(yī)學(xué)和癌癥治療中已經(jīng)獲得了一些成功案例。

本篇論文的通訊作者是Shana O. Kelley教授，她是轉(zhuǎn)化生物技術(shù)的資深研究者。她在評論這項技術(shù)時說： “在臨床上，晚期黑色素瘤患者可以通過從腫瘤組織中提取的自身免疫細(xì)胞進(jìn)行治療并治愈。但問題是，由于細(xì)胞的獲取方式，它只在極少數(shù)患者身上起作用�！�

這種可用于治療的細(xì)胞被稱為腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs) ，是一種天然的免疫細(xì)胞，它通過侵入組織與腫瘤細(xì)胞直接結(jié)合進(jìn)行殺傷，就像在雜草上使用殺蟲劑。與本研究相比，以前的研究人員就像一直在用過期的化學(xué)藥品攻擊雜草。

腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞通過識別腫瘤，然后用有毒噴霧直接攻擊每個細(xì)胞來攻擊腫瘤 | SHANA KELLEY LAB/西北大學(xué)

目前臨床上使用的細(xì)胞療法就是這種情況，用“衰竭”細(xì)胞和“幼稚”細(xì)胞的混合物來治療腫瘤。從組織中提取細(xì)胞后，細(xì)胞在遠(yuǎn)離病人的實驗室中生長。當(dāng)它們繁殖并準(zhǔn)備重新回到體內(nèi)時，許多細(xì)胞已經(jīng)筋疲力盡，無法與之抗?fàn)�，因為它們已�?jīng)在腫瘤中呆得太久了。

“集結(jié)最優(yōu)秀的戰(zhàn)士”

通過使用一種新的技術(shù)，浸潤細(xì)胞的微流體親和定位(MATIC) ，研究人員可以通過細(xì)胞分類納米技術(shù)來確定哪些細(xì)胞最活躍。在論文中，科學(xué)家利用 MATIC 找到了作者所說的“金發(fā)姑娘”細(xì)胞群體，使他們正在觀察的小鼠群體產(chǎn)生了戲劇性的結(jié)果。小鼠的腫瘤顯著縮小，有些小鼠的腫瘤完全消失，與傳統(tǒng)的 TIL 恢復(fù)方法相比，存活率有了很大提高。

“我們不是給小鼠不同表型的細(xì)胞混合物，而是給它們一種實際上能夠幫助它們的細(xì)胞�！盞elley說，“當(dāng)你真正關(guān)注T細(xì)胞反應(yīng)性的最佳點時，你會看到更多的效力和更高的反應(yīng)率�！�

可重復(fù)的、易于使用的技術(shù)

Kelley表示，她的團隊研發(fā)的3D 打印設(shè)備體積小且易于復(fù)制，將它帶入醫(yī)院環(huán)境是可行的，而不僅限于實驗室。讓細(xì)胞療法更接近病人將大大降低研發(fā)成本，并最終將治療提供給更多的人。

3D打印設(shè)備可以很容易地應(yīng)用于實驗室和醫(yī)院。一個腫瘤樣本進(jìn)入設(shè)備，高效能的腫瘤吞噬細(xì)胞被吐出 |SHANA KELLEY LAB/西北大學(xué)

Kelley已于2021年8月從多倫多大學(xué)加入西北大學(xué)，并繼續(xù)研究如何推進(jìn)癌癥治療。現(xiàn)在，她正在使用這個設(shè)備在血液樣本中尋找相同類型的 TILs，這將消除運用這種治療前手術(shù)切除一小塊腫瘤的需要�！爱�(dāng)我們開發(fā)一項新技術(shù)時，我們通常會用一把錘子，然后需要去找一顆釘子�！彼�說，“我們接觸到了細(xì)胞治療中的問題，很快就發(fā)現(xiàn)這是一個完美的契合。”

論文的第一作者王宗杰也告訴果殼，相關(guān)專利已經(jīng)申請并授權(quán)給位于加拿大多倫多的初創(chuàng)公司Cellular Analytics進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。目前，他們正在進(jìn)行針對病人樣本的可行性驗證，為之后的新藥臨床試驗（IND）做進(jìn)一步的準(zhǔn)備。

對于TIL療法的大規(guī)模運用，目前來看還很遙遠(yuǎn)。從1988年TIL療法首次公布至今，美國食品藥品管理局（FDA）尚未批準(zhǔn)任何一個TIL療法。TIL業(yè)內(nèi)龍頭Iovance公司雖然二期及關(guān)鍵性臨床試驗效果積極卻屢遭FDA延期，因為他們無法證明已有TIL產(chǎn)品療效的可靠性。

本研究的細(xì)胞分類技術(shù)可以顯著的提高TIL產(chǎn)品療效的可靠性，利于TIL療法的大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。王宗杰也表示，希望通過他們的技術(shù)，能讓效果卓絕的TIL療法早日獲得各國監(jiān)管機構(gòu)的授權(quán)。他將在芝加哥繼續(xù)進(jìn)行該項成果的研究和轉(zhuǎn)化，爭取早日開展臨床試驗。如果機會合適，非常樂意加盟國內(nèi)相關(guān)的科研機構(gòu)和科技公司。

致謝

感謝加拿大多倫多大學(xué)Shana O. Kelley教授課題組的王宗杰博士生對本文的審閱和建議。

參考文獻(xiàn)

[1]Wang, Z., Ahmed, S., Labib, M. et al. Efficient recovery of potent tumour-infiltrating lymphocytes through quantitative immunomagnetic cell sorting. Nat Biomed Eng (2022). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00820-y

[2]https://www.eurekalert.org/news-releases/941191



研究團隊

通訊作者 Shana O. Kelley：美國西北大學(xué)化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)工程系Neena B. Schwartz講席教授，前加拿大多倫多大學(xué)藥學(xué)院講席教授，加拿大皇家科學(xué)院，醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士， 2021年度ESI高被引學(xué)者。主要從事生物傳感器，生物化學(xué)及生物納米技術(shù)等領(lǐng)域的研究。

Shana O. Kelley教授團隊

第一作者 王宗杰：2014年本科畢業(yè)于天津大學(xué)微電子學(xué)院，2016年碩士畢業(yè)于加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)工學(xué)院。2018年受Connaught及Alexander Graham Bell獎學(xué)金資助，加入加拿大多倫多大學(xué)Shana O. Kelley教授課題組攻讀博士。主要研究領(lǐng)域為微納米系統(tǒng)工程技術(shù)在細(xì)胞療法和免疫療法方面的運用。

論文第一作者 王宗杰

論文信息

發(fā)布期刊 《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》 Nature Biomedical Engineering

發(fā)布時間 2022年1月27日

文章標(biāo)題 Efficient recovery of potent tumour-infiltrating lymphocytes through quantitative immunomagnetic cell sorting

（DOI：10.1038/s41551-021-00820-y）