科技日報北京7月3日電 （記者張夢然）美國賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院與紐約大學(xué)坦登工程學(xué)院聯(lián)合開發(fā)出一種微型實驗室設(shè)備——“白血病芯片”，距離人們實現(xiàn)白血病及其他癌癥的精準(zhǔn)治療又近了一步。該成果發(fā)表于最新一期《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》，標(biāo)志著個性化免疫治療研究邁入新階段。
嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞療法是近年來癌癥治療領(lǐng)域的一項重大突破。它通過改造患者自身的免疫細(xì)胞，使其具備識別并攻擊癌細(xì)胞的能力，為許多血液系統(tǒng)惡性腫瘤，尤其是白血病患者帶來了新的希望。在傳統(tǒng)療法無效的情況下，CAR-T療法常成為“最后一根救命稻草”。
然而，盡管這種療法潛力巨大，仍有近一半的患者出現(xiàn)復(fù)發(fā)，且部分人會經(jīng)歷嚴(yán)重的副作用。為了找出其中個體區(qū)別，科學(xué)家一直在尋找更高效的測試手段，而傳統(tǒng)的2D細(xì)胞培養(yǎng)和動物模型難以滿足需求。
新設(shè)備大小如同一塊顯微鏡載玻片，卻成功模擬了骨髓的三維結(jié)構(gòu)，并整合了功能性人類免疫系統(tǒng)。這是首次在實驗環(huán)境中同時還原骨髓微環(huán)境和真實免疫反應(yīng)，為研究CAR-T細(xì)胞如何作用于白血病提供了前所未有的精確平臺。
團(tuán)隊在芯片上重建了骨髓中的三個關(guān)鍵區(qū)域：血管、骨髓腔和外骨襯里。當(dāng)植入患者來源的骨髓細(xì)胞后，這些細(xì)胞能夠自發(fā)形成包括膠原蛋白、纖連蛋白和層粘連蛋白在內(nèi)的結(jié)構(gòu)支持網(wǎng)絡(luò)，不僅構(gòu)建了物理框架，還保留了復(fù)雜的免疫微環(huán)境。借助先進(jìn)的成像技術(shù)，團(tuán)隊首次清晰記錄了CAR-T細(xì)胞在模擬血管中“巡邏”、識別癌細(xì)胞并將其消滅的全過程。
利用該芯片，團(tuán)隊成功再現(xiàn)了臨床上常見的幾種治療結(jié)果：完全緩解、耐藥以及初期有效后復(fù)發(fā)。測試結(jié)果顯示，新一代CAR-T細(xì)胞在低劑量下表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)版本。
該芯片可在半天內(nèi)完成組裝，支持長達(dá)兩周的連續(xù)實驗，而使用動物模型則通常需要數(shù)月準(zhǔn)備時間。團(tuán)隊成員表示，目前能在完全可控的環(huán)境下觀察癌癥治療過程，而無需依賴動物實驗。
就在近期，美國食品和藥物管理局宣布將逐步減少對單克隆抗體等藥物研發(fā)中動物實驗的依賴，并制定了相應(yīng)的替代路線圖。
【總編輯圈點】
這是一項真正的跨學(xué)科合作——通過將生物工程與免疫學(xué)結(jié)合，科學(xué)家們創(chuàng)建了一個既能反映CAR-T細(xì)胞在疾病中復(fù)雜互動，又能用于干預(yù)策略的系統(tǒng)。或許不久的未來，醫(yī)生們可以在治療開始前，用這種芯片測試患者的癌細(xì)胞對不同療法的反應(yīng)，從而制定最合適的個體化方案，而不是“一刀切”式的治療。
