西班牙研究团队开发了针对癌症患者的3D打印T细胞水凝胶
时间：2020-09-03 09:12 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
研究团队希望他们的3D打印水凝胶能够尽快在医院环境中部署，并已尝试为其工艺申请专利。图片来自《生物材料》杂志。
对3D打印T细胞解决方案的需求
与癌症的化学疗法和外科手术治疗相反，免疫疗法利用患者的免疫系统来防御致命疾病。癌症可以出现在现有的细胞中，并且能够逃避免疫系统的反应，但是可以对T细胞进行编程，以鉴定和破坏这种细胞，并获得不同程度的成功。
然而，基于T细胞的方法面临挑战，因为修饰的细胞可能难以制造，操纵和控制足够大的剂量才能有效对抗癌症。此外，基于肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的治疗方法可以主动寻找并消灭肿瘤，因此迫切需要细胞扩增系统来推动其广泛采用。先前的研究主要集中于T细胞的体外增殖，但是这些方法未能将人类淋巴结的影响纳入考虑范围。例如，细胞因子CCL21是一种存在于淋巴结中的化学物质，它通过趋化因子受体CCR7与幼稚T细胞相互作用，并增强细胞增殖和迁移。
同时，3D打印的细胞外基质（ECM）通常用于模拟真正的ECM，目的是创造一种鼓励细胞扩增的滋养环境。除了提供比标准陪替氏培养皿更真实的条件外，还可以使用不同的蛋白质和生长因子定制人造ECM，以增强细胞生长。
显示过继性细胞治疗过程的简化图。图片来自《生物材料》杂志。
西班牙研究小组的新颖方法
研究人员结合了CC21、3D打印的基于PEG的ECM和血液稀释剂肝素的优势，共同创造了一种ECM，可以重现淋巴结内的状况。如果成功的话，研究小组的水凝胶可以积极提高CD4 T细胞的增殖能力，同时可以对过继细胞疗法（ACT）的细胞分化进行微调。为了创建他们的ECM水凝胶，西班牙研究小组用一种马来酰亚胺化学物质对肝素进行了功能化。然后将混合物放置过夜，然后通过透析纯化，并与被磷酸盐缓冲盐水（PBS）覆盖的PEG复合物合并。合并后，共价交联发生，导致凝胶化，最终创造了该团队的新型水凝胶。
后来制造了重量百分比分别为6％wt，4％wt和3％wt的ECM，随后的流变表明，每种ECM都需要200-240分钟才能稳定下来。使用扫描电子显微镜（SEM）方法对这三种不同的配方进行了研究，结果揭示了少量PEG与高孔隙率之间的相关性。
进一步的分析表明，观察到的中值孔径为55μm，与较厚的基质相比，具有此孔隙率或更低水平的ECM更有利于细胞扩增。结果，3％wt的水凝胶被认为对T细胞聚集和增殖最友好。然后将不同浓度的1 ng / ml，20 ng / ml和100 ng / ml CC21细胞因子添加到ECM混合物中，以评估CD4 T细胞的扩增。
研究人员的测试表明，较高的ECM孔隙率对应较低的细胞增殖速率。图片来自《生物材料》杂志。
总结碘化丙啶（PI）的活力测试表明，与异位悬浮状态相比，T细胞在PEG-ECM中的复制量增加了25％。还发现载有细胞因子的水凝胶可促进效应细胞比例的增加，这意味着将来可以修饰T细胞的组成以增加其对癌细胞的毒性。
中国3D打印网点评：研究小组的方法已证明是离体细胞增殖技术的有效替代方法。通过各种评估来鼓励细胞生长，还证明了将CCL21添加到团队的水凝胶中。结果，研究人员推测其他化学分子，例如CCL19和ICAM-1，可能为需要进一步研究的患者带来更好的临床结果。将来，由西班牙领导的团队认为，他们新颖的基于PEG的水凝胶可在医院环境中被广泛采用。研究小组在论文中说：“该支架改善了细胞的增殖并影响了表型，可以在制造人工淋巴结时进一步探索。预计还将加载CCL21的3D PEG-Hep水凝胶与灌注系统和新型生物反应器兼容，以在良好生产规范（GMP）条件下在大型设施中工作。”
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