过继细胞疗法的研究——科学家通过基因工程改造患者自身的免疫细胞，使其靶向引起症状的细胞类型——在治疗液体肿瘤方面取得了令人难以置信的成功，但在治疗实体肿瘤方面的类似努力却被证明成效不大。限制实体癌治疗效果的一个关键因素是细胞浸润到肿瘤中的总体水平较低。目前还没有什么方法能够确保经过改造的T细胞找到进入肿瘤微环境的途径，这一过程被称为T细胞归巢。为了填补这一空白，乔治亚理工学院伍德拉夫教授苏珊·托马斯开发了一种模拟肿瘤血管系统的微流体装置Thomas和她的团队使用这个设备来筛选工程T细胞，比如CAR - T细胞，以找到那些能在体内更有效地到达实体肿瘤的细胞。
我们设计了一个微流控芯片来模拟肿瘤中的血管系统。我们首先结合了流体流动来模拟体内血管内细胞的经历，这对于避免假阳性和了解T细胞是否会与体内血管相互作用非常重要。然后我们将通道功能化，并在其表面涂上由肿瘤内皮细胞表达的分子。这与其他团队开发的微流体装置不同，后者本身被内皮细胞包裹。我们采用这种简化的方法——创造一个非细胞微流体装置——因为它具有适应性:我们可以用不同浓度和分子组合来真正模拟和研究在不同条件下工程T细胞是如何回到肿瘤的。
我们尝试了不同的分子和条件，但重点是选择素，因为它们介导了与同源配体的快速结合事件。在细胞流动的血管中，这种快速的相互作用是使初始T细胞粘附到血管壁的关键介质。我们把注意力集中在P选择素上，因为它在炎症和癌症的背景下由内皮表达，但我们现在正在扩大我们的工作，观察其他粘附受体和配体，以测试它们的存在如何改变T细胞对血管的粘附和肿瘤细胞的归巢。
我们有兴趣测试我们开发的设备和技术，看看它们是否能改变体内细胞行为和/或提高治疗效果。一旦我们开发出我们的微流控芯片，我们扩展了系统，这样我们就可以捕获足够的细胞，并将那些与我们芯片中的粘附分子结合的细胞与那些没有结合的细胞分开，放在两个不同的管中。接下来，我们将这些细胞转移到荷瘤小鼠体内，并分析它们的行为。我们的发现非常有趣:与芯片上没有相互作用的细胞相比，与我们的微流体装置结合的细胞更倾向于肿瘤。我们真的很兴奋，因为这项工作表明，我们可以使用我们的工程微流体装置来模拟体外治疗性T细胞如何在体内返回肿瘤。
许多科学家正在研究不同的鸡尾酒、配方和扩展方案，以便在将工程T细胞用于患者之前提高它们的效率。利用我们的微流控芯片，我们可以直接比较不同的扩增或工程方案如何修改免疫细胞的过继细胞治疗影响黏附程度和肿瘤归巢。由于我们的微流控芯片是无细胞的，研究人员可以用它来筛选最终的治疗细胞产品，而不会有外源性物质污染它的风险。我们的系统还允许一个人开始治疗细胞群，即使没有扩增或在非常早期的阶段扩增，并为那些从一开始就增加肿瘤靶向潜力的细胞进行富集，这将有助于减少制造时间和成本。这将使我们能够优化细胞工程方案并改进过继细胞疗法，从而在癌症治疗应用中获得更好的结果。
为了篇幅和清晰度，这篇采访经过了编辑。
本文更新于2023年4月24日
