在癌症治疗的领域中，癌症如同一个 “大反派”，每年在全球范围内都 “收割” 数百万条生命，严重威胁着人类的健康。癌症治疗的方法不断发展，如今癌症免疫疗法尤其是基于 T 细胞的过继细胞疗法（ACT），成为了人们对抗癌症的 “新武器” 。肿瘤反应性 T 细胞，作为 T 细胞中具有强大抗肿瘤能力的 “精英部队”，能够识别肿瘤抗原，在临床实践中对多种癌症都展现出了不错的治疗效果。然而，获取肿瘤反应性 T 细胞却困难重重，肿瘤活检获取难度大，体外扩增周期长，现有的体外扩增方法又缺乏对肿瘤微环境的重建，这些问题限制了肿瘤反应性 T 细胞在临床试验中的进一步应用，就像给这把 “新武器” 套上了枷锁。
为了突破这些困境，浙江树人大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们研发出一种动态肿瘤免疫芯片（dynamic tumor immunology-on-a-chip），旨在模拟肿瘤免疫反应，实现肿瘤反应性 T 细胞的富集和扩增。这项研究成果发表在《Research》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微流控技术，通过复制硅模具并进行表面处理，制备出具有特定结构的微流控芯片，其包含底层的微柱阵列和上层的人字形微槽。其次，利用可酶解的甲基丙烯酸化海藻酸钠（AlgMA）水凝胶作为支架来支持肿瘤球的形成，还通过核磁共振（NMR）光谱、扫描电子显微镜（SEM）等技术对相关材料和结构进行表征分析。此外，运用流式细胞术对 T 淋巴细胞亚群等进行分析，评估细胞的增殖和活化情况。
肿瘤球的制备与特性：在水凝胶嵌入的微流控芯片中培养肿瘤细胞，结果显示肿瘤细胞在第 1 天聚集在底部，3 天后形成肿瘤球。研究还发现肿瘤球的直径会随着接种肿瘤细胞数量的增加而增大，并且肿瘤球呈现出持续生长的状态，细胞活力良好。经过染色观察发现，肿瘤球中心区域仅有少量死细胞，证明了 AlgMA 水凝胶的生物相容性 。在肿瘤球形成后，使用藻酸裂解酶去除 AlgMA 水凝胶，能够保留肿瘤球的结构完整性，便于后续与 T 细胞共培养。同时，研究人员通过 X 射线辐照对肿瘤细胞进行灭活处理，选择 80Gy 的 X 射线剂量，既能确保肿瘤细胞失去生长能力，又能维持肿瘤免疫微环境（TME）相关蛋白的表达 。
肿瘤反应性 T 细胞的激活与功能：研究人员从 OT-1 小鼠外周血中分离出含有抗卵清蛋白（OVA）T 细胞受体（TCR）的淋巴细胞，与过表达 OVA 的肿瘤球共培养。结果显示，OT-1 T 细胞能够良好增殖并对肿瘤球产生强烈反应，激活后的 T 细胞脱颗粒标记物 CD107a 和干扰素 -γ（IFN-γ）显著增加，表明 T 细胞被充分激活。此外，将这些激活的 T 细胞与过表达 OVA 的肿瘤细胞共培养，发现肿瘤细胞的存活率明显降低，证明了肿瘤反应性 T 细胞具有高效的肿瘤杀伤能力 。
自体肿瘤反应性 T 细胞的富集与抗肿瘤活性：给 C57 小鼠注射 Hepa 1-6 肿瘤细胞裂解物，然后分离多克隆 T 淋巴细胞与肿瘤球共培养。结果发现，肿瘤球激活的 T 细胞形成大量簇，CD3+ T 细胞的百分比显著增加，T 细胞纯度从 10% 提高到 68%，且几乎所有激活的 T 细胞都是 CD8+ 。与 IL-2 激活的 T 细胞相比，肿瘤球激活的 T 细胞具有更高的 CD107a 和 IFN-γ 表达。将肿瘤反应性 T 细胞与 Hepa 1-6 细胞共培养，发现肿瘤细胞的凋亡数量与肿瘤反应性 T 细胞数量呈正相关，在效应细胞与靶细胞（E:T）比例为 10:1 时，肿瘤杀伤活性更为显著。
研究结论和讨论部分表明，动态肿瘤免疫芯片为肿瘤反应性 T 细胞的扩增提供了一个有效的平台。该芯片能够利用 AlgMA 水凝胶的特性形成均匀的肿瘤球，在去除水凝胶后，芯片结构和流体模式发生改变，加速了流体和气体交换，有效促进了肿瘤球的形成。同时，肿瘤反应性 T 细胞可以在芯片中被充分激活，具有强大的抗肿瘤活性。这一研究成果为自体 T 细胞为基础的个性化癌症治疗提供了可行的方法，在未来的临床癌症免疫治疗中具有巨大的应用潜力，有望成为对抗癌症的有力 “新武器”，帮助人类在与癌症的斗争中取得更大的胜利。
