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3D资讯
首页 > 资讯中心3D打印水凝胶，加速癌症患者T细胞的产生。
发布时间：2020-09-04
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2020年9月3日，南极熊从外媒获悉，西班牙的研究小(xiǎo)组已经3D打印出一种能(néng)够模仿人类淋巴结行為(wèi)的水凝胶，并加速癌症患者T细胞的产生。
通过将聚乙二醇(PEG)基聚合物(wù)和抗凝血剂肝素相结合，该团队制造了一种结构，使T细胞能(néng)够更有(yǒu)效地迁移和增殖。鉴于T细胞具有(yǒu)杀死肿瘤细胞的能(néng)力，研究小(xiǎo)组的新(xīn)材料可(kě)以作為(wèi)一种新(xīn)形式的癌症免疫疗法的基础。科(kē)學(xué)家们已经為(wèi)他(tā)们的新(xīn)型聚合物(wù)水凝胶向欧洲专利局申请了专利，他(tā)们希望在不久的将来将他(tā)们的技术带入医院。
对3D打印T细胞解决方案的需求
相对于癌症的化疗和手术治疗，免疫疗法利用(yòng)患者的免疫系统来抵御致命的疾病。癌症可(kě)以出现在现有(yǒu)的细胞内，并且能(néng)够躲避免疫系统的反应，但是T细胞可(kě)以通过编程来识别和消灭这些细胞，并取得不同程度的成功。
但基于T细胞的方法面临着挑战，因為(wèi)改造后的细胞很(hěn)难制造、操作和控制足够大的剂量来有(yǒu)效地对抗癌症。此外，基于肿瘤浸润性淋巴细胞（TILs）的治疗，其主动寻找并破坏肿瘤，亟需细胞扩增系统来推动其更广泛的应用(yòng)。
以往的研究主要集中在T细胞的體(tǐ)外增殖上，但这些方法没有(yǒu)考虑到人體(tǐ)淋巴结的影响。例如细胞因子CCL21，一种存在于淋巴结中的化學(xué)物(wù)质，通过趋化因子受體(tǐ)CCR7与天真T细胞相互作用(yòng)，增强细胞增殖和迁移。
同时，3D打印的胞外基质（ECMs）通常用(yòng)于模仿真正的ECMs，并旨在创造一个鼓励细胞扩张的培育环境。除了提供比标准培养皿更逼真的条件外，制造的ECMs还可(kě)以定制不同的蛋白质和生長(cháng)因子，以促进细胞生長(cháng)。
西班牙研究团队的新(xīn)颖方法
研究人员结合了CC21的优点，一种基于PEG的3D打印ECM和血液稀释剂Heparin，创造了一种ECM，重现了淋巴结内发现的状况。如果成功，该团队的水凝胶可(kě)以主动增加CD4 T细胞增殖，同时微调细胞分(fēn)化，用(yòng)于Adoptive细胞治疗（ACT）。
為(wèi)了创建他(tā)们的ECM水凝胶，西班牙研究团队将肝素与马来酰亚胺化學(xué)品功能(néng)化。然后将该混合物(wù)放置一夜，然后通过透析纯化，并与覆盖在磷酸盐缓冲盐水（PBS）中的PEG复合體(tǐ)相结合。由于汞齐化的结果，共价交联发生了，导致凝胶化，并最终创造了该团队的新(xīn)型水凝胶。
随后制造了重量百分(fēn)比為(wèi)6%wt、4%wt和3%wt的不同重量百分(fēn)比的ECM，随后的流变學(xué)显示，每种ECM需要200-240分(fēn)钟才能(néng)稳定下来。使用(yòng)扫描電(diàn)子显微镜（SEM）方法对三种不同的配方进行研究，结果显示低量的PEG与高孔隙度之间存在相关性。
进一步的分(fēn)析表明，观察到的孔径中位数為(wèi)55微米，这种孔隙率水平或更低的ECMs将比较厚的基质更有(yǒu)利于细胞扩张。因此，3%重量的水凝胶被确定為(wèi)最有(yǒu)利于T细胞聚集和增殖。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(wù)中，
通过将聚乙二醇(PEG)基聚合物(wù)和抗凝血剂肝素相结合，该团队制造了一种结构，使T细胞能(néng)够更有(yǒu)效地迁移和增殖。鉴于T细胞具有(yǒu)杀死肿瘤细胞的能(néng)力，研究小(xiǎo)组的新(xīn)材料可(kě)以作為(wèi)一种新(xīn)形式的癌症免疫疗法的基础。科(kē)學(xué)家们已经為(wèi)他(tā)们的新(xīn)型聚合物(wù)水凝胶向欧洲专利局申请了专利，他(tā)们希望在不久的将来将他(tā)们的技术带入医院。
研究团队希望他(tā)们的3D打印水凝胶可(kě)以很(hěn)快部署在医院环境中，并已尝试為(wèi)他(tā)们的工艺申请专利，图片来自《Biomaterials》杂志(zhì)。
对3D打印T细胞解决方案的需求
相对于癌症的化疗和手术治疗，免疫疗法利用(yòng)患者的免疫系统来抵御致命的疾病。癌症可(kě)以出现在现有(yǒu)的细胞内，并且能(néng)够躲避免疫系统的反应，但是T细胞可(kě)以通过编程来识别和消灭这些细胞，并取得不同程度的成功。
但基于T细胞的方法面临着挑战，因為(wèi)改造后的细胞很(hěn)难制造、操作和控制足够大的剂量来有(yǒu)效地对抗癌症。此外，基于肿瘤浸润性淋巴细胞（TILs）的治疗，其主动寻找并破坏肿瘤，亟需细胞扩增系统来推动其更广泛的应用(yòng)。
以往的研究主要集中在T细胞的體(tǐ)外增殖上，但这些方法没有(yǒu)考虑到人體(tǐ)淋巴结的影响。例如细胞因子CCL21，一种存在于淋巴结中的化學(xué)物(wù)质，通过趋化因子受體(tǐ)CCR7与天真T细胞相互作用(yòng)，增强细胞增殖和迁移。
同时，3D打印的胞外基质（ECMs）通常用(yòng)于模仿真正的ECMs，并旨在创造一个鼓励细胞扩张的培育环境。除了提供比标准培养皿更逼真的条件外，制造的ECMs还可(kě)以定制不同的蛋白质和生長(cháng)因子，以促进细胞生長(cháng)。
一张简化的图，显示了Adoptive Cell Therapy的过程，图片来自《Biomaterials》杂志(zhì)
西班牙研究团队的新(xīn)颖方法
研究人员结合了CC21的优点，一种基于PEG的3D打印ECM和血液稀释剂Heparin，创造了一种ECM，重现了淋巴结内发现的状况。如果成功，该团队的水凝胶可(kě)以主动增加CD4 T细胞增殖，同时微调细胞分(fēn)化，用(yòng)于Adoptive细胞治疗（ACT）。
為(wèi)了创建他(tā)们的ECM水凝胶，西班牙研究团队将肝素与马来酰亚胺化學(xué)品功能(néng)化。然后将该混合物(wù)放置一夜，然后通过透析纯化，并与覆盖在磷酸盐缓冲盐水（PBS）中的PEG复合體(tǐ)相结合。由于汞齐化的结果，共价交联发生了，导致凝胶化，并最终创造了该团队的新(xīn)型水凝胶。
随后制造了重量百分(fēn)比為(wèi)6%wt、4%wt和3%wt的不同重量百分(fēn)比的ECM，随后的流变學(xué)显示，每种ECM需要200-240分(fēn)钟才能(néng)稳定下来。使用(yòng)扫描電(diàn)子显微镜（SEM）方法对三种不同的配方进行研究，结果显示低量的PEG与高孔隙度之间存在相关性。
进一步的分(fēn)析表明，观察到的孔径中位数為(wèi)55微米，这种孔隙率水平或更低的ECMs将比较厚的基质更有(yǒu)利于细胞扩张。因此，3%重量的水凝胶被确定為(wèi)最有(yǒu)利于T细胞聚集和增殖。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(wù)中，
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