原創(chuàng)為：張慶峰 來(lái)源于：愛(ài)迪爾筆記

T細(xì)胞激活平臺(tái)發(fā)展的新興方法

T細(xì)胞要發(fā)揮功能就得激活，不激活T細(xì)胞就處于靜息期。在體內(nèi)如此，在體外實(shí)驗(yàn)中，如果要做轉(zhuǎn)染或者轉(zhuǎn)導(dǎo)，T細(xì)胞激活也是必不可少的步驟。只有激活T細(xì)胞之后，T細(xì)胞處于活躍分裂期，才能將外源基因整合入基因組或者高效表達(dá)。

T細(xì)胞的激活方式和它的表型與功能也有千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。Car T中不同的共刺激結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)產(chǎn)生不同的影響和療效。

說(shuō)到T細(xì)胞激活，大多數(shù)人能夠想到的就cd3cd28磁珠，但其實(shí)T細(xì)胞的激活方式豐富多彩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅只有CD3CD28。

這篇文章綜述了用于癌癥治療的T細(xì)胞刺激平臺(tái)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新策略。文章重點(diǎn)介紹了基于珠子的人工抗原提呈細(xì)胞(aAPCs)、水凝膠基質(zhì)、DNA基系統(tǒng)及其他聚合物策略和可溶性激活方法等最新進(jìn)展。這些技術(shù)正在擴(kuò)大針對(duì)免疫激活的工具庫(kù)，旨在增強(qiáng)現(xiàn)有過(guò)繼T細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法的效果，并實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的直接T細(xì)胞刺激，從而避免昂貴且操作復(fù)雜的體外培養(yǎng)方案。

引言

T細(xì)胞激活的三個(gè)信號(hào)，現(xiàn)在也有人把代謝當(dāng)成第四個(gè)新號(hào)。

T細(xì)胞是適應(yīng)性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者，參與直接摧毀外來(lái)病原體威脅及病理轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞。自然的T細(xì)胞激活過(guò)程需要抗原提呈細(xì)胞(APCs)與T細(xì)胞之間的協(xié)調(diào)分子相互作用。

T細(xì)胞激活的三個(gè)信號(hào)
·信號(hào)1涉及TCR結(jié)合到APC上的MHC復(fù)合物；
·信號(hào)2包括共刺激受體（如CD28）與APC上的共刺激分子（如CD80/CD86）的結(jié)合；
·信號(hào)3則由細(xì)胞因子（il2等）的產(chǎn)生來(lái)維持T細(xì)胞激活。

由于T細(xì)胞激活只能通過(guò)APCs介導(dǎo)，而所有有核細(xì)胞均表達(dá)I類MHC分子，因此任何細(xì)胞都可以作為APCs呈遞外來(lái)抗原刺激CD8+ T細(xì)胞（例如病毒抗原）。然而，專業(yè)的APCs（如樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和B細(xì)胞）表達(dá)I類和II類MHC分子以及共刺激分子，以有效傳遞三個(gè)信號(hào)給T細(xì)胞進(jìn)行激活。

T細(xì)胞激活在細(xì)胞治療中的作用：
1.過(guò)繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法（ACT）：T細(xì)胞激活技術(shù)極大地推進(jìn)了免疫療法的發(fā)展，特別是在過(guò)繼細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法中。這種療法涉及分離患者的T細(xì)胞，通過(guò)體外抗原特異性刺激進(jìn)行擴(kuò)增，然后重新輸回患者體內(nèi)。
2.增強(qiáng)T細(xì)胞功能：通過(guò)激活T細(xì)胞，可以增強(qiáng)其對(duì)疾病的天然防御能力，尤其是在癌癥治療中，激活的T細(xì)胞可以直接攻擊腫瘤細(xì)胞。
3.改善治療效果：T細(xì)胞激活平臺(tái)能夠通過(guò)提供必要的共刺激信號(hào)來(lái)增強(qiáng)T細(xì)胞的活性，從而提高治療效果。

激活劑材料的選擇
1.生物相容性：用于T細(xì)胞激活的材料必須是生物相容的，以確保它們?cè)隗w內(nèi)使用時(shí)不會(huì)引起不良反應(yīng)。
2.聚合物和金屬：人工T細(xì)胞刺激平臺(tái)通常由生物相容性的聚合物或金屬制成，這些材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和物理特性可以定制以適應(yīng)不同的應(yīng)用。
3.形狀和大小的可控性：聚合物珠子和水凝膠等材料的形狀、大小、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和機(jī)械性能可以定制，這對(duì)于模擬自然APC和淋巴器官的生理特性至關(guān)重要。
4.物理和化學(xué)特性的調(diào)整：材料的表面化學(xué)、硬度、機(jī)械性能和生物相容性已被證明對(duì)T細(xì)胞激活的生物學(xué)有顯著影響。
5.可降解性：一些聚合物材料如PLGA和PEG，它們是可降解的，這為T細(xì)胞激活提供了安全和可轉(zhuǎn)化的遞送方式。
6.多功能性：材料的選擇還應(yīng)允許通過(guò)多種化學(xué)方法進(jìn)行信號(hào)耦合，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的控制。
7.仿生學(xué)：一些新興的T細(xì)胞激活策略，如基于脂質(zhì)的aAPCs，通過(guò)模仿完整細(xì)胞膜來(lái)增加靈活性，更真實(shí)地再現(xiàn)自然APC表面。
8. DNA和蛋白質(zhì)材料：DNA和其他聚合物材料也被用于創(chuàng)建具有精確控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面功能化的T細(xì)胞激活平臺(tái)。

人工T細(xì)胞激活平臺(tái)的發(fā)展

人工T細(xì)胞激活就是提供和模擬了T細(xì)胞體內(nèi)天然激活方式的三個(gè)信號(hào)。

金屬納米顆粒：早期的aAPC技術(shù)基于將T細(xì)胞激活蛋白偶聯(lián)到金屬納米顆粒上。鐵氧化物納米顆粒在100-600納米范圍內(nèi)最有效。雖然金屬納米顆粒不是生物可降解的，但它們?yōu)閍APC技術(shù)提供了重要的概念驗(yàn)證。Dynabeads是一種常用的金屬納米顆粒，它由磁性聚苯乙烯珠組成，表面偶聯(lián)有單克隆抗CD3和抗CD28抗體，可以非特異性地刺激T細(xì)胞。

聚合物基珠：為了克服金屬納米顆粒缺乏適應(yīng)性的缺點(diǎn)，開發(fā)了新的生物材料策略，允許模仿天然APCs的形狀和機(jī)械性能。聚合物基珠使用單一或多種不同的單體單元，如PLGA、聚苯乙烯和聚(β-氨基酯)，結(jié)果可能是球形或橢圓形的納米或微米級(jí)珠。研究發(fā)現(xiàn)，納米級(jí)粒子在體內(nèi)分布更高效，而非球形珠可能提供更生理準(zhǔn)確的TCR交互曲率。PLGA和PEG基珠是可生物降解的，使得安全輸送成為可能。

基于細(xì)胞的仿生aAPCs：受到APC衍生的外泌體觀察的啟發(fā)，出現(xiàn)了新的方法，即使用脂質(zhì)基aAPCs來(lái)模仿完整的細(xì)胞膜。工程化的球形單層脂質(zhì)嵌入T細(xì)胞激活蛋白已顯示出能激活CD8+ T細(xì)胞。最近的進(jìn)展還包括利用液滴微流控技術(shù)發(fā)展出細(xì)胞大小的微米直徑脂質(zhì)基aAPCs。

水凝膠基平臺(tái)

-人工T細(xì)胞刺激矩陣(aTM)：Hickey等人創(chuàng)造了一種新型平臺(tái)，通過(guò)交聯(lián)硫醇化HA與PEG二丙烯酸酯形成。該平臺(tái)能夠調(diào)整剛度，以優(yōu)化TCR信號(hào)傳導(dǎo)條件。研究表明，較軟的aTM配方更能有效地刺激T細(xì)胞增殖。

-人工淋巴結(jié)(aLN)：Livingston等人開發(fā)了一種動(dòng)態(tài)免疫刺激支架，模仿APC和淋巴組織功能。這種支架是一個(gè)HA水凝膠，結(jié)合了肽負(fù)載的MHC復(fù)合物、抗CD28和IL-2/抗IL-2抗體復(fù)合物，提供三個(gè)T細(xì)胞激活信號(hào)。aLN還通過(guò)CD44/HA相互作用提供額外的ECM支持信號(hào)，促進(jìn)免疫學(xué)突觸形成。

-免疫調(diào)節(jié)多孔支架：Majedi等人開發(fā)了一種可植入腫瘤旁的可生物降解的多孔藻酸鹽基水凝膠支架，該支架可以通過(guò)呈現(xiàn)激活CD8+效應(yīng)T細(xì)胞的抗體和吸引CD8+效應(yīng)T細(xì)胞的趨化因子，以及釋放TGF-β拮抗劑來(lái)抑制免疫抑制性調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Treg)活性。

其他新興的T細(xì)胞刺激策略

基于DNA的平臺(tái)：除了上述策略，人工T細(xì)胞激活領(lǐng)域還利用新穎材料和支架，通過(guò)修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、親和力和表面功能化來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的、有針對(duì)性的免疫細(xì)胞擴(kuò)增。例如，Le等人制造了DNA基粒子，具有多個(gè)葉狀突起，模仿DCs的長(zhǎng)突起，以增加表面積與體積比，從而提高展示效率。這些DNA“微花”在體外優(yōu)先擴(kuò)增了CD8+ T細(xì)胞，并在體內(nèi)展示了有效的抗癌活性。

合成DNA支架：Huang等人通過(guò)將合成的DNA支架結(jié)合到顆粒表面，改進(jìn)了聚合物顆粒的抗體結(jié)合。蛋白質(zhì)耦合到短互補(bǔ)DNA序列可以直接結(jié)合到DNA寡聚體涂層的PLGA/PEG顆粒表面，允許以控制的比例結(jié)合多種不同蛋白質(zhì)。DNA涂層的聚合物顆粒在培養(yǎng)8天后，擴(kuò)展了初級(jí)人類CD4+和CD8+ T細(xì)胞，類似于商業(yè)可用的Dynabeads，但在長(zhǎng)期刺激下表現(xiàn)出顯著較低的T細(xì)胞耗竭標(biāo)志物表達(dá)。

可溶性T細(xì)胞刺激方法：通常認(rèn)為，如果可溶性配體以溶液形式傳遞，由于無(wú)法正確形成免疫突觸，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)T細(xì)胞的持久激活。然而最近開發(fā)了一種稱為Expamers的T細(xì)胞刺激方法，它克服了使用可溶性配體進(jìn)行細(xì)胞激活的限制。Expamers由突變的鏈霉親和素（Strep-Tactin）組成的多聚體骨架，通過(guò)鏈霉親和素親和標(biāo)簽與抗CD3和抗CD28的Fab抗體片段偶聯(lián)。

Expamers是一種新興的T細(xì)胞刺激技術(shù)，它通過(guò)使用可溶性的多聚體結(jié)構(gòu)來(lái)激活T細(xì)胞。以下是Expamers性能表現(xiàn)的總結(jié)：
1.多聚體結(jié)構(gòu)：Expamers由突變的鏈霉親和素（Strep-Tactin）組成的多聚體骨架，能夠與抗CD3和抗CD28的Fab抗體片段通過(guò)鏈霉親和素親和標(biāo)簽共軛。
2.多價(jià)結(jié)合：當(dāng)多聚體化時(shí)，Expamers能夠多價(jià)結(jié)合到T細(xì)胞受體（TCR）和共刺激受體，有效激活T細(xì)胞。
3.快速分布：由于是可溶性的，Expamers能迅速在溶液中分布，允許與其他平臺(tái)相比更快的T細(xì)胞激活。
4.精確控制激活時(shí)長(zhǎng)：通過(guò)添加競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合分子如D-生物素，Expamers能夠精確控制T細(xì)胞激活的持續(xù)時(shí)間。
5.快速的鈣離子流入：在Expamers添加后，通過(guò)測(cè)量鈣離子流（TCR信號(hào)傳導(dǎo)的下游介質(zhì)）發(fā)現(xiàn)，迅速的鈣離子流入可以被D-生物素立即抑制，顯示了Expamers在控制T細(xì)胞激活速率上的能力。
6.激活和擴(kuò)增T細(xì)胞：在體外傳遞給原代人類T細(xì)胞時(shí)，Expamers誘導(dǎo)了強(qiáng)烈且持久的激活和擴(kuò)增。
7.低T細(xì)胞耗竭標(biāo)記：Expamer擴(kuò)增的T細(xì)胞表現(xiàn)出低水平的T細(xì)胞耗竭標(biāo)記物，如淋巴細(xì)胞激活基因3（LAG3）和T細(xì)胞免疫球蛋白和黏蛋白結(jié)構(gòu)域蛋白3（TIM3）。
8.基因表達(dá)分析：Expamer激活的T細(xì)胞在基因表達(dá)水平上顯示出與激活、分化和效應(yīng)功能相關(guān)的基因高表達(dá)水平。
9.抗原特異性T細(xì)胞擴(kuò)增：當(dāng)抗CD3 Fab被pMHC復(fù)合物替代時(shí)，Expamers能夠選擇性擴(kuò)增抗原特異性的原代人類T細(xì)胞群體。
10.適應(yīng)性：Expamer平臺(tái)能夠適應(yīng)不同的T細(xì)胞刺激分子的表面功能化，使其具有靈活性。

綜上所述，Expamers展示了在體外環(huán)境中控制T細(xì)胞激活和擴(kuò)增的潛力，并且由于其可溶性和多價(jià)性，為T細(xì)胞刺激提供了一種新的方法。然而，需要注意的是，Expamers的體內(nèi)測(cè)試和臨床應(yīng)用尚未在文檔中提及，這可能是未來(lái)研究的方向。

綜上所述，隨著新材料和技術(shù)的發(fā)展，人工T細(xì)胞激活平臺(tái)正朝著更加高效、靈活和個(gè)性化的方向發(fā)展，有望為癌癥免疫治療帶來(lái)革命性的變化。