西班牙領(lǐng)導(dǎo)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(xì)胞的產(chǎn)生。通過(guò)結(jié)合基于聚乙二醇（PEG）的聚合物和抗凝肝素，該團(tuán)隊(duì)制造了一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可使T細(xì)胞更有效地遷移和增殖。鑒于T細(xì)胞具有殺死腫瘤細(xì)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(xué)家已經(jīng)向歐洲專利局申請(qǐng)了其新型聚合物水凝膠的專利，他們希望在不久的將來(lái)將其技術(shù)帶入醫(yī)院。

研究團(tuán)隊(duì)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(qǐng)專利。

圖片來(lái)自《生物材料》雜志。

對(duì)3D打印T細(xì)胞解決方案的需求

與癌癥的化學(xué)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(lái)防御致命疾病。癌癥可以出現(xiàn)在現(xiàn)有的細(xì)胞中，并且能夠逃避免疫系統(tǒng)的反應(yīng)，但是可以對(duì)T細(xì)胞進(jìn)行編程，以鑒定和破壞這種細(xì)胞，并獲得不同程度的成功。

然而，基于T細(xì)胞的方法面臨挑戰(zhàn)，因?yàn)樾揎椀募?xì)胞可能難以制造，操縱和控制足夠大的劑量才能有效對(duì)抗癌癥。此外，基于腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（TIL）的治療方法可以主動(dòng)尋找并消滅腫瘤，因此迫切需要細(xì)胞擴(kuò)增系統(tǒng)來(lái)推動(dòng)其廣泛采用。先前的研究主要集中于T細(xì)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(xì)胞因子CCL21是一種存在于淋巴結(jié)中的化學(xué)物質(zhì)，它通過(guò)趨化因子受體CCR7與幼稚T細(xì)胞相互作用，并增強(qiáng)細(xì)胞增殖和遷移。

同時(shí)，3D打印的細(xì)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(lì)細(xì)胞擴(kuò)增的滋養(yǎng)環(huán)境。除了提供比標(biāo)準(zhǔn)陪替氏培養(yǎng)皿更真實(shí)的條件外，還可以使用不同的蛋白質(zhì)和生長(zhǎng)因子定制人造ECM，以增強(qiáng)細(xì)胞生長(zhǎng)。

顯示過(guò)繼性細(xì)胞治療過(guò)程的簡(jiǎn)化圖。圖片來(lái)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(shì)，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(xì)胞的增殖能力，同時(shí)可以對(duì)過(guò)繼細(xì)胞療法（ACT）的細(xì)胞分化進(jìn)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(lái)酰亞胺化學(xué)物質(zhì)對(duì)肝素進(jìn)行了功能化。然后將混合物放置過(guò)夜，然后通過(guò)透析純化，并與被磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）覆蓋的PEG復(fù)合物合并。合并后，共價(jià)交聯(lián)發(fā)生，導(dǎo)致凝膠化，最終創(chuàng)造了該團(tuán)隊(duì)的新型水凝膠。

后來(lái)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(lái)。使用掃描電子顯微鏡（SEM）方法對(duì)這三種不同的配方進(jìn)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(jìn)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(xì)胞擴(kuò)增。結(jié)果，3％wt的水凝膠被認(rèn)為對(duì)T細(xì)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(xì)胞因子添加到ECM混合物中，以評(píng)估CD4 T細(xì)胞的擴(kuò)增。

研究人員的測(cè)試表明，較高的ECM孔隙率對(duì)應(yīng)較低的細(xì)胞增殖速率。圖片來(lái)自《生物材料》雜志。

總結(jié)碘化丙啶（PI）的活力測(cè)試表明，與異位懸浮狀態(tài)相比，T細(xì)胞在PEG-ECM中的復(fù)制量增加了25％。還發(fā)現(xiàn)載有細(xì)胞因子的水凝膠可促進(jìn)效應(yīng)細(xì)胞比例的增加，這意味著將來(lái)可以修飾T細(xì)胞的組成以增加其對(duì)癌細(xì)胞的毒性。

點(diǎn)評(píng)：研究小組的方法已證明是離體細(xì)胞增殖技術(shù)的有效替代方法。通過(guò)各種評(píng)估來(lái)鼓勵(lì)細(xì)胞生長(zhǎng)，還證明了將CCL21添加到團(tuán)隊(duì)的水凝膠中。結(jié)果，研究人員推測(cè)其他化學(xué)分子，例如CCL19和ICAM-1，可能為需要進(jìn)一步研究的患者帶來(lái)更好的臨床結(jié)果。將來(lái)，由西班牙領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)認(rèn)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(shuō)：“該支架改善了細(xì)胞的增殖并影響了表型，可以在制造人工淋巴結(jié)時(shí)進(jìn)一步探索。預(yù)計(jì)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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