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T细胞下场抗癌，3D打印肿瘤助力精准定位

文章和图片来源：        时间：2024.09.09        点击率： 106


为推动癌症免疫疗法的发展，莱顿大学药物研究学术中心的研究人员开发了突破性的新模型。研究人员利用3D打印技术在与人体组织高度相似的环境中构建微型肿瘤，同时在测试期间实时监测肿瘤与免疫细胞之间的相互作用，以此测试增强型T细胞和双特异性抗体的有效性，确保只有最具潜力的候选者才能进入后续研究和临床开发阶段。




免疫疗法属于生物治疗中的一种，是癌症研究极为重要的方向。然而，有两个难以逾越的障碍横亘在研究人员面前，首先：特异性识别肿瘤抗原的T细胞大多处于耗竭状态，增殖能力差，杀伤能力弱；第二：肿瘤微环境中存在的大多是功能性细胞，而特异性T细胞只占很小一部分。

同时，肿瘤细胞擅长躲避检测，通过各种策略躲避甚至抵御免疫系统的攻击。免疫疗法能够协助免疫系统识别、攻击并最终消灭肿瘤细胞。免疫疗法可以通过药物增强免疫系统、使肿瘤细胞更容易被检测到，或人工增强T细胞来实现。莱顿大学的研究主要聚焦后两者的创新检测方法。


T细胞是专门消灭肿瘤细胞的免疫细胞。T细胞表面的受体就像识别肿瘤细胞的天线一般。通过分离患者的T细胞，对表面受体进行改造优化，再将其重新输回血液中，可以显著提高T细胞对肿瘤细胞的识别和攻击能力。双特异性抗体则像一个纽带，一端与T细胞结合，另一端与肿瘤细胞结合，从而串联起T细胞与肿瘤细胞，帮助T细胞定位并消灭肿瘤细胞。

测试新免疫疗法的传统方法是在培养皿中培养肿瘤细胞、T细胞，有时也同时培养抗体，观察它们之间的相互作用。然而，传统方法无法准确反映人体的复杂性。原因在于培养皿中培养的T细胞与肿瘤细胞是共存关系，T细胞可以立即发现并消灭肿瘤细胞。但在实际情况中，T细胞必须首先定位肿瘤位置，更具复杂性。



为开发更逼真的模型环境，研究人员使用带有特殊针头的生物3D打印设备将肿瘤细胞注入模拟人体组织的胶原凝胶中，形成小型的3D打印肿瘤。这些肿瘤在凝胶中生长并侵袭，与人体体内的真实肿瘤扩散高度相似。接着，加入的T细胞必须找到通往肿瘤的路径。这一方法具有高通量的特点，适合测试增强型T细胞和抗体。



此外，研究人员还开发了一套系统，利用自动化显微镜实时监测3D打印的肿瘤，观察肿瘤内部及周围环境情况，并追踪免疫细胞的动态。这套系统不仅可以评估增强型T细胞和抗体是否以及如何发挥作用，还能研究肿瘤细胞采用的防御策略。




新方法已在各种双特异性抗体的测试中取得成功。研究人员发现，并非所有抗体都是有效的，这与旧模型的预测相悖。在更复杂的新模型中，最有效的抗体不仅能激活T细胞，还能触发吸引更多T细胞的信号分子产生。


而在旧模型中，由于T细胞与肿瘤细胞在一个培养皿中，T细胞可以立即杀灭肿瘤细胞，导致抗体没有机会展现这种行为。新模型将有助于为进一步的临床开发确定最有效的抗体。





莱顿大学药物研究学术中心的研究人员已利用新模型积极测试面向更多癌症情况的改进后的T细胞受体，如莱顿大学医学中心免疫学家Mirjam Heemskerk开发的用于眼癌治疗的受体，鹿特丹伊拉姆斯大学医学中心免疫学家Reno Debets的实验室开发的用于乳腺癌治疗的受体。新模型可以成功预测哪些受体将在小鼠模型中有效，同时，这些增强型受体也已计划进行临床试验，为选择癌症患者最佳治疗方案带来重要进展。
无独有偶，与莱顿大学的研究主要聚焦使肿瘤细胞更容易被检测到和人工增强T细胞不同，在此之前，苏州大学汪超教授团队已开发了一种装有免疫调节剂的3D打印支架，用于增强肿瘤免疫治疗，是将3D打印技术与药物增强免疫系统相结合的创新方法。


基于3D打印的快速制造和精密成型可以实现癌症疫苗的大规模生产和个性化设计。同时，与传统的凝胶相比，通过建模设计构建的多孔结构的3D支架可以使大量免疫细胞流入，使其赋有类似于淋巴器官的功能。通过与免疫检查点疗法相结合，这种支架疫苗可以更好的抑制肿瘤生长，实现有效的抗肿瘤免疫。

此外，结合临床实际，通过手术切除后构建定制化肿瘤切除支架疫苗，也可以实现肿瘤转移的预防。因此，这种3D打印支架疫苗有望成为未来癌症疫苗治疗的潜在策略。

生物3D打印不仅仅在肿瘤治疗方面大有作为，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，这项技术将惠及人类生活与未来发展的方方面面。

2025年3月17-19日，TCT亚洲展同期将举办生物3D打印专题会议，邀请海内外增材制造、生物制造、医疗等专家，分享前沿的生物3D打印技术与应用，见证科技力量！

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时间与地点

3月17日 09:00 - 17:30
3月18日 09:00 - 17:30
3月19日 09:00 - 15:00

国家会展中心（上海）7.1&8.1馆



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