根据一项对小鼠和人类细胞的新研究，约翰霍普金斯大学的医学科学家表示，他们已经开发出一种具有治疗癌症潜力的人工淋巴结。新开发的淋巴结——一个充满免疫系统成分的囊——被植入皮肤下，被设计成一个学习中心和刺激器，教导免疫系统t细胞识别和杀死癌细胞。
实验的细节最近在网上和6月6日的《先进材料》杂志上发表。
淋巴结——遍布全身的微小腺体，主要在颈部、腋窝和腹股沟——是哺乳动物(包括老鼠和人类)免疫系统的一部分。它们的数量以数百个为单位，这样身体某个部位的免疫细胞就不必跑很远就能提醒免疫系统即将到来的危险。
“它们是t细胞的着陆点，t细胞是免疫系统的战斗细胞，处于休眠状态，等待被激活来对抗感染或其他异常细胞，”该研究的第一作者、马萨诸塞州总医院的博士后研究员娜塔莉·利文斯顿博士说。“因为癌症可以欺骗t细胞进入休眠状态，所以人工淋巴结被设计成通知和激活注射在淋巴结旁的t细胞。”
为了制造人造淋巴结，科学家们使用了透明质酸，一种通常用于化妆品和乳液的保湿物质，自然存在于人体的皮肤和关节中。
由于透明质酸的特性，它经常被用于生物可降解材料，如伤口愈合贴片，用于植入或应用于身体。在这些特性中，透明质酸可以通过细胞表面受体与t细胞连接。
由医学博士乔纳森·施内克(Jonathan Schneck)领导的约翰·霍普金斯大学的科学家们在2019年发表的研究表明，透明质酸可以促进t细胞的活化。
在目前的研究中，约翰霍普金斯大学的研究小组使用透明质酸作为新淋巴结的支架或基础，并添加MHC(主要组织相容性复合体)或HLA(人类组织相容性抗原)分子，这些分子可以加速t细胞和其他免疫系统成分。然后，他们还添加了癌细胞常见的分子和抗原，以“教导”t细胞寻找什么。
利文斯顿说:“通过在人工淋巴结中添加不同的抗体，我们有能力控制t细胞被激活来寻找什么。”
由此产生的人工淋巴结大小约为150微米，大约是人类头发宽度的两倍。它足够小，可以留在皮肤下，又足够大，可以避免被血液冲走。
Schneck是约翰霍普金斯大学医学院的病理学、医学和肿瘤学教授，约翰霍普金斯大学转化免疫工程中心主任，细胞工程研究所、金梅尔癌症中心和纳米生物技术研究所的成员，他说:“这种方法比其他细胞疗法(如CAR-T)的优势在于制造步骤更少。”
目前的细胞疗法需要从病人身上提取t细胞，在体外操纵它们识别特定类型的癌症，然后将它们注射回病人体内。“在我们的方法中，我们将t细胞与人工淋巴结一起注射，t细胞被体内的人工淋巴结所引导和教育。然后，t细胞可以移动到任何地方去摧毁癌细胞，”Schneck说，他和约翰霍普金斯纳米生物技术研究所所长毛海泉博士一起领导了这个研究小组。
利文斯顿、施内克和研究小组在植入黑色素瘤或结肠癌的老鼠身上测试了人工淋巴结。肿瘤植入六天后，小鼠接受人工淋巴结和t细胞注射。
约翰霍普金斯大学的研究小组将这些小鼠与单独接受人工淋巴结的小鼠、单独接受t细胞(未被人工淋巴结激活)的小鼠以及联合接受t细胞和抗pd -1免疫治疗药物的小鼠进行了比较。
9天后，患有黑色素瘤和结肠癌的老鼠接受了人工淋巴结、t细胞和抗pd -1药物的联合治疗，存活率最高(7只老鼠中有3只在33天时仍然活着)，而其他组只活了大约26天。这组小鼠的癌症生长速度也是最慢的。与其他组相比，他们的癌症扩大一倍需要5到10天的时间。
科学家们还发现，人工淋巴结吸引了其他免疫细胞的涌入，并作为一个“免疫活性生态位”，帮助进一步刺激免疫系统。当t细胞与人工淋巴结一起注射到小鼠体内时，t细胞的数量增加了9倍。
利文斯顿说，人工淋巴结的方法不同于癌症疫苗，后者通常会激活树突状细胞，这是一种免疫系统成分，教导t细胞寻找什么。癌症患者的树突状细胞经常出现故障，而人工淋巴结跳过树突状细胞直接激活t细胞。
研究小组计划进行更多的实验室研究，向淋巴结添加更多的免疫信号分子，并将更多的宿主免疫细胞招募到人工淋巴结环境中。
Schneck说:“我们将材料科学和免疫学学科结合在一起，创造了一种潜在的疗法，它形成了自己的免疫学社区——一种活的药物。”
研究人员已经申请了一项涉及他们研究中描述的技术的专利。
本研究的资金由美国国立卫生研究院(R01EB029341, R21CA185819, P41EB028239, T32AI007417)，美国国家科学基金会，Ruth L. Kirschstein博士前个人国家研究服务奖(F31CA275271)，美国国立卫生研究院癌症纳米技术培训中心约翰霍普金斯纳米生物技术研究所，美国国家科学基金会研究生研究奖学金，ARCS基金会，Siebel基金会，加拿大自然科学与工程研究委员会研究生奖学金-博士奖。
约翰霍普金斯大学的其他研究人员为这项研究做出了贡献的是John Hickey, Hajin Sim, Sebastian Salathe, Joseph Choy, jiayyuan Kong, Aliyah Silver, Jessica Stelzel, Mary Omotoso, Shuyi Li, Worarat Chaisawangwong, Sayantika Roy, Emily Ariail, Mara Lanis, Pratibha Pradeep, Joan Glick Bieler, Savannah Est Witte, Elissa Leonard, Joshua Doloff和Jamie Spangler。
DOI: 10.1002 / adma.202310043
