《自然》子问题:寻找最强的抗癌T细胞 它起作用了！

来源：奇点蛋糕2022-02-01 09336046

肿瘤浸润细胞(TIL)疗法是一种过继性细胞疗法，将肿瘤内的免疫细胞在体外扩增培养，然后注射到患者体内进行治疗。TIL因其与生俱来的肿瘤特异性和抗原异质性，对癌细胞具有优异的杀伤能力，并能防止抗原丢失和脱靶效应。因此，近年来TIL细胞治疗的发展如火如荼。TIL细胞疗法在黑色素瘤和非小细胞肺癌的临床治疗中显示出良好的效果。然而，超过80%的患者

肿瘤浸润细胞(TIL)疗法是一种过继性细胞疗法，将切除部位的免疫细胞在体外扩增培养，然后注射到患者体内进行治疗。由于TIL的先天特异性和抗原异质性，对癌细胞有极好的杀伤能力，能防止抗原丢失和脱靶效应。因此，近年来TIL细胞治疗的发展如火如荼。

TIL细胞疗法在非小细胞肺癌的临床治疗中显示出良好的效果。然而，超过80%的患者在接受TIL细胞治疗后不能长期维持治疗效果。目前，根据对TIL异质性的研究，大多数TIL细胞已经衰竭或处于边缘状态，因此不能有效杀死细胞。这意味着大多数扩增的TIL细胞没有治疗效果。

如何有效地对TIL中具有真正抗作用的TIL细胞亚群进行分类和扩增，从而提高细胞免疫治疗的治疗效果？

近日，由加拿大科学院院士、多伦多大学和西北大学讲座教授Shana Kelley教授带领的研究团队，将免疫磁珠和微流控芯片技术相结合，开发了一种筛选高效TIL细胞的新方法，使得稀有TIL细胞亚群的富集快速便捷。

这一重要研究成果发表于《自然生物医学工程》《自然》。中国学生王宗杰是本文的第一作者。

我们先来看看TIL细胞富集目前面临的挑战。

在微环境中，TIL的含量相对较少。以CD8 T细胞为例，其丰度往往不到1%。因此，从数亿个细胞中富集稀有的TIL细胞是一项艰巨的任务。

现有的荧光分选和磁珠分选在通量和纯度上都不理想。目前在临床上，大多数分选后的TIL细胞经过多轮培养，获得足够的细胞用于后续治疗。长时间的细胞培养不仅增加了治疗的材料成本，而且使许多扩增的TIL细胞处于衰竭状态，不利于后续治疗的开展。因此，临床上迫切需要一种新技术来提高TIL分选的速度和质量。

为了解决这个问题，凯利的团队设计了一种用于TIL细胞分选的微流控芯片，名为MATIC(浸润细胞的磁亲和靶向)。

MATIC诞生于2016年Kelley研究小组设计的“磁性细胞测序”。这种技术可以灵敏地捕获全血中被免疫磁珠标记的稀有循环细胞，并且可以根据结合到细胞表面的免疫磁珠的数量对捕获的细胞进行分类和细分。通过计数这些细分的细胞亚群，可以准确预测癌症患者的癌细胞转移程度。

对于TIL细胞的分选，Kelley团队重新设计了“磁性细胞分选”。他们引入了模块化芯片设计，大大增加了芯片面积，以满足TIL细胞分选处理数亿个细胞的需求。最后，一种新的芯片MATIC诞生了。

MATIC的表现令人印象深刻。它每小时可以分拣32亿个细胞。更重要的是，在如此高的通量下，由MATIC分选的TIL细胞具有95%的纯度和90%的捕获效率。

稀有TIL细胞的有效捕获大大简化了后续扩增培养的过程。在Kelley团队演示的B16小鼠模型中，通过MATIC分选的TIL细胞只需要扩增5天就可以达到治疗所需的细胞数量，这比现有的磁珠分选(10天)和荧光分选(15天或更长)要快得多。此外，扩增时间的缩短也使得TIL细胞具有更强的抗癌作用。相同细胞剂量下，经MATIC分选的TIL细胞注射到小鼠体内后浸润性更好，小鼠中位生存期更长。

既然MATIC分选有这么高的通量，分选出来的TIL细胞纯度超高，那我们能否利用MATIC进一步分选CD8 TIL细胞，从而去除已经耗尽的、旁观的、对治疗没有贡献的TIL细胞？

答案是肯定的。

凯利的团队随后根据CD39的表达进一步分选CD8 TIL细胞。然而，CD39是近年来细胞治疗领域有争议的标志物。有研究表明CD39高表达的TIL细胞具有很强的抗活性[5]和特异性[2]，而其他研究表明CD39低表达的TIL细胞是维持良好效果的关键[6]。

基于此，Kelley的团队充分利用MATIC排序的能力对细胞进行细分。根据CD39的表达水平，他们捕获了三个TIL亚群：高CD39、中CD39和低CD39。

进一步分析表明，在MC38小鼠结肠癌模型中，CD39中度表达的亚群抗癌效果最好。与其他亚群和未分类的TIL细胞相比，适度表达CD39的亚群可使小鼠的中位生存期延长40%。

为了更好地了解CD39中表达亚组T细胞的特征，研究团队对该亚组的标志物进行了深入分析。他们发现适度表达的CD39亚群富含中枢记忆T细胞(TCM，CCR7 CD45RA-)，大多数细胞表达PD-1和TCF1。

此前，PD-1 TCF1的T细胞亚群已被报道为特征性记忆T细胞(TSCM)[7]。这些细胞具有许多特征，包括特异性和强大的自我更新能力。在小鼠模型中，该细胞亚群对生长具有良好的抑制作用[7]。TCF1是细胞内的标记物，临床上很难根据它对细胞进行分类。因此，研究团队认为细胞表面标记物CD39对记忆样T细胞的临床分选可能更有实用价值。

研究团队随后从生化角度阐述了T细胞上CD39中间体表达在抗效应中的作用。CD39是一种细胞外核苷酸水解酶，结合细胞外ATP(eATP)并将其转化为细胞外腺苷。由于腺苷具有很强的免疫抑制作用，CD39高表达细胞亚群的免疫应答会受到明显抑制。

此外，eATP在高浓度时具有毒性，CD39表达较低的细胞亚群会因无法将eATP转化为腺苷而死于细胞毒性。基于此，Kelley的团队认为，在富含eATP的环境中，CD39适度表达的细胞亚群更有可能存活并进行免疫杀伤。(100yiyao.com)

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