改变游戏规则的技术：实验室培养的人类免疫系统揭示癌症患者反应减弱

这些微型免疫系统模型——被称为人类免疫类器官——模仿了现实生活中的环境，在那里免疫细胞学会识别和攻击有害的入侵者，并对疫苗做出反应。这些类器官不仅是研究和观察癌症免疫功能的强大新工具，而且它们的使用可能会加速疫苗的开发，更好地预测患者的疾病治疗反应，甚至加快临床试验。

　　

为了更好地理解为什么一些癌症患者难以抵抗感染，佐治亚理工学院的研究人员创造了微小的实验室培养的人类免疫系统模型。

这些被称为人类免疫类器官的微型模型模拟了现实生活中的环境，在这种环境中，免疫细胞学会识别和攻击有害的入侵者，并对疫苗做出反应。这些类器官不仅是研究和观察癌症免疫功能的强大新工具，而且它们的使用可能会加速疫苗的开发，更好地预测患者的疾病治疗反应，甚至加快临床试验。

“我们的合成水凝胶为人类免疫类器官创造了一个突破性的环境，使我们能够从头开始，更精确，持续时间更长地模拟抗体的产生，”乔治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系的教授Ankur Singh说。

他补充说：“这是第一次，我们可以用血液在合成凝胶中重建和维持复杂的免疫过程，并有效地追踪B细胞的反应。”“对于理解和治疗接受过癌症治疗的淋巴瘤患者的免疫脆弱性，这是一个改变游戏规则的方法，希望其他疾病也能如此。”

在Singh的带领下，该团队创造了模拟人类扁桃体和淋巴结组织的实验室培养免疫系统，以更准确地研究免疫反应。他们的研究结果发表在《自然材料》杂志上，标志着向更能代表人类免疫学的体外模型的转变。研究小组还包括来自埃默里大学、亚特兰大儿童医院和范德比尔特大学的研究人员。

设计一个微型免疫系统模型

研究人员受到启发，解决了生物医学科学中的一个关键问题：将动物模型的临床前研究结果转化为有效临床结果的成功率很低，特别是在免疫、感染和疫苗反应方面。

“虽然动物模型对许多类型的研究都很有价值，但它们往往不能准确地反映现实的人类免疫生物学、疾病机制和治疗反应，”生物工程博士生、该论文的第一作者Monica（zhe）Zhong说。“为了解决这个问题，我们设计了一个新的模型，它忠实地复制了人类免疫生物学在分子、细胞、组织和系统水平上的独特复杂性。”

该团队使用合成水凝胶重建了一个微环境，在这个微环境中，来自人体血液和扁桃体的B细胞可以成熟并产生抗体。当来自健康供体或淋巴瘤患者的免疫细胞在这些凝胶状环境中培养时，类器官支持更长的细胞功能，允许抗体形成和适应等过程发生——类似于人体。对个体患者使用类器官有助于预测个体对感染的反应。

这些模型还使研究人员能够控制和测试各种条件下的免疫反应。研究小组发现，并非所有的组织来源都是相同的，扁桃体细胞在长寿问题上挣扎。他们使用了一种专门的装置来研究健康的免疫细胞是如何对帮助它们对抗感染的信号做出反应的，这些信号未能在那些似乎已经从免疫治疗中恢复过来的淋巴瘤幸存者的细胞中引发同样的反应。

利用嵌入一种新型免疫器官芯片技术的类器官，研究小组观察到，接受某些免疫疗法治疗的淋巴瘤幸存者的免疫细胞不会将自己组织成特定的“区域”，而在强烈的免疫反应中，它们通常会这样做。正如最近的临床发现所证明的那样，这种组织的缺乏可能有助于解释癌症幸存者面临的一些免疫挑战。

改变游戏规则的技术

这项研究主要对传染病研究人员、癌症研究人员、免疫学家和致力于改善患者预后的医疗保健专业人员感兴趣。通过研究这些微型免疫系统，他们可以确定当前治疗可能无效的原因，并探索增强免疫防御的新策略。

“接受cd20靶向治疗的淋巴瘤患者经常面临感染的易感性增加，这些感染在完成治疗后可能持续数年。了解这些对抗体反应的长期影响可能是提高淋巴瘤幸存者的安全和生活质量的关键，”埃默里大学温希普癌症研究所血液学和肿瘤学副教授、该论文的合著者Jean Koff博士说。

“这项技术提供了更深入的生物学见解和一种创新的方法来监测免疫缺陷的恢复。它可以帮助临床医生更好地识别那些将受益于降低感染风险的特定干预措施的患者，”Koff补充说。

这项研究的另一个关键和有前途的方面是它的可扩展性：单个研究人员一次就可以制造数百个类器官。该模型针对不同人群（包括健康患者和免疫抑制患者）的能力大大提高了其用于疫苗和治疗测试的可用性。

辛格是佐治亚理工学院免疫工程中心的主任，他说，研究小组已经在推动这项研究进入新的领域，包括开发细胞疗法和衰老免疫系统模型，以解决与衰老有关的问题。

辛格解释说：“归根结底，这项工作最直接地影响到癌症患者和幸存者，他们经常与免疫反应减弱作斗争，可能对疫苗等标准治疗反应不佳。”“这一突破可能会带来增强免疫防御的新方法，最终帮助脆弱的患者保持更健康，更全面地康复。”

这项工作最初是由惠康希望飞跃项目资助的。这种支持导致了最近资金的增加，包括国家过敏和传染病研究所最近提供的750万美元赠款。