研究人員利用 3D 打印技術打印腫瘤，以推進癌癥免疫治療

2024年9月5日星期四，南極熊獲悉，據萊頓大學報道，萊頓藥物研究中心的研究人員開發(fā)了一種突破性的醫(yī)用模型，利用 3D 打印機在與人體組織極為相似的環(huán)境中制造微型腫瘤，從而推動癌癥免疫療法的發(fā)展。他們還開發(fā)了一種在測試過程中實時監(jiān)測這些腫瘤與免疫細胞相互作用的方法。

萊頓大學博士生 Anita Liao 表示：“我們使用這種方法來測試增強型 T 細胞和雙特異性抗體的有效性。這確保只有最有希望的候選藥物才能進入進一步的研究和臨床開發(fā)。”

免疫療法

癌細胞善于逃避檢測——使用各種策略躲避免疫系統(tǒng)，甚至擊退攻擊。免疫療法幫助免疫系統(tǒng)識別、攻擊并最終摧毀癌細胞。這可以通過用藥物增強免疫系統(tǒng)（使癌細胞更容易被檢測到）或通過人工增強 T 細胞來實現(xiàn)。萊頓大學的研究重點是后兩種方法的創(chuàng)新測試策略。

△3D 打印腫瘤模型用于監(jiān)測與免疫細胞的實時相互作用。圖片來源：Liao 等人（2024）

T 細胞是能夠攻擊癌細胞的特化免疫細胞，其表面的受體可充當天線來識別癌細胞。通過分離患者的 T 細胞，為其設計更好的天線，并將其輸回血液，可以對 T 細胞進行改造，使其更有效地識別和攻擊癌細胞。雙特異性抗體用一只觸手與 T 細胞結合，用另一只觸手與癌細胞結合，幫助 T 細胞定位并摧毀癌細胞。

傳統(tǒng)上，新的免疫療法的測試方法是將腫瘤細胞、T 細胞以及有時抗體一起培養(yǎng)在培養(yǎng)皿中，并觀察它們的相互作用。然而，這種方法并不能準確反映人體的復雜性。癌癥藥物靶標發(fā)現(xiàn)教授 Erik Danen 說：“在培養(yǎng)皿中，T 細胞在腫瘤細胞中生長，并可以立即開始殺死它們。實際上，T 細胞必須先導航到腫瘤，這增加了復雜性�！�

實時監(jiān)測3D打印腫瘤

研究人員使用嵌入膠原凝膠的 3D打印腫瘤開發(fā)出了一種更逼真的仿生模型。Anita Liao 說：“這種凝膠模擬人體組織。我們使用帶有特殊針頭的 3D 生物打印機將腫瘤細胞注入凝膠中，從而形成小型三維腫瘤。它們生長并侵入凝膠，與體內的真實腫瘤非常相似。接下來，添加必須找到通往腫瘤的路徑的 T 細胞。該方法通量高，適用于測試增強型 T 細胞和抗體。”

△添加了非活性（左）和活性（右）抗體的腫瘤。綠色表示 T 細胞聚集，紅色表示腫瘤被殺死。圖片來源：Liao 等人（2024 年）

此外，該團隊還創(chuàng)建了一個系統(tǒng)，使用自動顯微鏡實時監(jiān)控這些 3D 打印的腫瘤——使他們能夠觀察腫瘤內部和周圍發(fā)生的情況并跟蹤免疫細胞。Erik Danen 說；“我們不僅可以看到增強的 T 細胞和抗體是否以及如何發(fā)揮作用，還可以研究腫瘤細胞采用的防御策略�！�

使用效果

新方法已在測試各種雙特異性抗體方面證明是成功的。研究人員發(fā)現(xiàn)，并非所有抗體都有效——這與舊模型的預測相反。Erik Danen 說：“在新的、更復雜的模型中，我們觀察到最有效的抗體不僅激活 T 細胞，而且還觸發(fā)信號分子的產生，從而吸引更多的 T 細胞。使用舊方法，抗體沒有機會顯示這種行為，因為 T 細胞與腫瘤細胞混合，可以立即開始殺死它們。我們的新方法將有助于確定最有效的抗體，以進行進一步的臨床開發(fā)�！�

乳腺癌和眼癌的新治療方法

研究該團隊已經使用他們的模型來測試改進的 T 細胞受體。例如，他們正在評估萊頓大學醫(yī)學中心免疫學家 Mirjam Heemskerk 開發(fā)的用于治療眼癌的受體。他們還與鹿特丹伊拉斯姆斯醫(yī)學中心 Reno Debets 的免疫學實驗室合作，測試用于乳腺癌治療的新受體。ErikDanen 說：“我們的模型已經成功預測了哪些受體在小鼠模型中有效。這些增強的受體現(xiàn)在已經準備好在真實患者身上進行臨床試驗。我們希望我們的研究代表著在為癌癥患者選擇最佳治療方法方面邁出了重要一步�！�