细胞治疗3D打印设备使肿瘤大幅缩小，中国青年学者担任第一作者

来源：我是科学家iScientist

美国西北大学的科学家们开发出一种新的工具来利用肿瘤中的免疫细胞来快速有效地抗击癌症。

他们的研究结果于1月27日发表在《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）杂志上。结果显示，与传统的细胞疗法相比，小鼠体内的肿瘤显著缩小。利用一种可以3D 打印的新型微流体装置，研究小组培养、分类并收获了数以亿计的细胞，比目前的方法多消除了400% 的肿瘤细胞。

用新的细胞治疗方法治疗的小鼠，与用传统的细胞治疗方法治疗的小鼠相比，肿瘤出现了戏剧性的萎缩 | SHANA KELLEY LAB/西北大学

大多数癌症的治疗涉及有毒的化学物质和外来物质，这些物质会产生有害的副作用，并削弱人体的免疫反应。使用自己身体的组织可以消除副作用和排斥的风险，这在再生医学和癌症治疗中已经获得了一些成功案例。

本篇论文的通讯作者是Shana O. Kelley教授，她是转化生物技术的资深研究者。她在评论这项技术时说： “在临床上，晚期黑色素瘤患者可以通过从肿瘤组织中提取的自身免疫细胞进行治疗并治愈。但问题是，由于细胞的获取方式，它只在极少数患者身上起作用。”

这种可用于治疗的细胞被称为肿瘤浸润淋巴细胞(TILs) ，是一种天然的免疫细胞，它通过侵入组织与肿瘤细胞直接结合进行杀伤，就像在杂草上使用杀虫剂。与本研究相比，以前的研究人员就像一直在用过期的化学药品攻击杂草。

肿瘤浸润淋巴细胞通过识别肿瘤，然后用有毒喷雾直接攻击每个细胞来攻击肿瘤 | SHANA KELLEY LAB/西北大学

目前临床上使用的细胞疗法就是这种情况，用“衰竭”细胞和“幼稚”细胞的混合物来治疗肿瘤。从组织中提取细胞后，细胞在远离病人的实验室中生长。当它们繁殖并准备重新回到体内时，许多细胞已经筋疲力尽，无法与之抗争，因为它们已经在肿瘤中呆得太久了。

“集结最优秀的战士”

通过使用一种新的技术，浸润细胞的微流体亲和定位(MATIC) ，研究人员可以通过细胞分类纳米技术来确定哪些细胞最活跃。在论文中，科学家利用 MATIC 找到了作者所说的“金发姑娘”细胞群体，使他们正在观察的小鼠群体产生了戏剧性的结果。小鼠的肿瘤显著缩小，有些小鼠的肿瘤完全消失，与传统的 TIL 恢复方法相比，存活率有了很大提高。

“我们不是给小鼠不同表型的细胞混合物，而是给它们一种实际上能够帮助它们的细胞。”Kelley说，“当你真正关注T细胞反应性的最佳点时，你会看到更多的效力和更高的反应率。”

可重复的、易于使用的技术

Kelley表示，她的团队研发的3D 打印设备体积小且易于复制，将它带入医院环境是可行的，而不仅限于实验室。让细胞疗法更接近病人将大大降低研发成本，并最终将治疗提供给更多的人。

3D打印设备可以很容易地应用于实验室和医院。一个肿瘤样本进入设备，高效能的肿瘤吞噬细胞被吐出 |SHANA KELLEY LAB/西北大学

Kelley已于2021年8月从多伦多大学加入西北大学，并继续研究如何推进癌症治疗。现在，她正在使用这个设备在血液样本中寻找相同类型的 TILs，这将消除运用这种治疗前手术切除一小块肿瘤的需要。“当我们开发一项新技术时，我们通常会用一把锤子，然后需要去找一颗钉子。”她说，“我们接触到了细胞治疗中的问题，很快就发现这是一个完美的契合。”

论文的第一作者王宗杰也告诉果壳，相关专利已经申请并授权给位于加拿大多伦多的初创公司Cellular Analytics进行产业转化。目前，他们正在进行针对病人样本的可行性验证，为之后的新药临床试验（IND）做进一步的准备。

对于TIL疗法的大规模运用，目前来看还很遥远。从1988年TIL疗法首次公布至今，美国食品药品管理局（FDA）尚未批准任何一个TIL疗法。TIL业内龙头Iovance公司虽然二期及关键性临床试验效果积极却屡遭FDA延期，因为他们无法证明已有TIL产品疗效的可靠性。

本研究的细胞分类技术可以显著的提高TIL产品疗效的可靠性，利于TIL疗法的大规模标准化生产。王宗杰也表示，希望通过他们的技术，能让效果卓绝的TIL疗法早日获得各国监管机构的授权。他将在芝加哥继续进行该项成果的研究和转化，争取早日开展临床试验。如果机会合适，非常乐意加盟国内相关的科研机构和科技公司。

致谢

感谢加拿大多伦多大学Shana O. Kelley教授课题组的王宗杰博士生对本文的审阅和建议。

参考文献

[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



研究团队

通讯作者 Shana O. Kelley：美国西北大学化学及生物医学工程系Neena B. Schwartz讲席教授，前加拿大多伦多大学药学院讲席教授，加拿大皇家科学院，医学科学院院士， 2021年度ESI高被引学者。主要从事生物传感器，生物化学及生物纳米技术等领域的研究。

Shana O. Kelley教授团队

第一作者 王宗杰：2014年本科毕业于天津大学微电子学院，2016年硕士毕业于加拿大英属哥伦比亚大学工学院。2018年受Connaught及Alexander Graham Bell奖学金资助，加入加拿大多伦多大学Shana O. Kelley教授课题组攻读博士。主要研究领域为微纳米系统工程技术在细胞疗法和免疫疗法方面的运用。

论文第一作者 王宗杰

论文信息

发布期刊 《自然·生物医学工程》 Nature Biomedical Engineering

发布时间 2022年1月27日

文章标题 Efficient recovery of potent tumour-infiltrating lymphocytes through quantitative immunomagnetic cell sorting

（DOI：10.1038/s41551-021-00820-y）