Small:用于模拟免疫检查点抑制剂和肿瘤相互作用的芯片

抗肿瘤免疫疗法的出现被誉为抗肿瘤药物发展史上的第三次革命。这些药物可以激活并增强肿瘤患者的免疫系统来达到控制与清除肿瘤的效果。其中,免疫检查点抑制剂是一类极具应用前景的免疫疗法。CTLA-4、PD-1、PD-L1等多个免疫检查点蛋白的发现使得其对应的单克隆抗体抑制剂的研发炙手可热。自2011年美国食品药品监督管理局(FDA)批准抗CTLA-4抗体ipilimumab用于治疗转移性黑色素瘤以来,其他靶向PD-1/PD-L1的免疫检查点抑制剂如nivolumab,pembrolizumab,cemiplimab,atezolizumab,durvalumab,avelumab等也相继被批准用于治疗多种恶性肿瘤,更多的临床试验正在进行中。

然而,尽管迄今为止免疫检查点抑制剂在抗肿瘤领域的应用取得了重大进展,但目前只有一部分患者受益于此,而相当一部分肿瘤患者对免疫检查点抑制剂没有响应。尽管一些预测性生物标志物如PD-L1表达、突变和新抗原、免疫细胞状态、基因和表观遗传学特征等显示出一定程度的临床获益相关性,但目前依然没有有效的方法来鉴定可能对治疗产生反应的患者。因此需要开发一种能迅速预测疗效的方法。

美国洛杉矶Terasaki生物医学创新研究所(TIBI)的Ali Khademhosseini教授、孙梧进博士课题组设计了一种免疫治疗高通量观察室iHOC芯片,用以在体外重建肿瘤-免疫细胞微生理系统并观察其对免疫检查点抑制剂的反应,评估免疫治疗效果。研究者通过3D打印制备了圆锥形微孔阵列用以培养MDA-MB-231乳腺癌细胞球体,将Jurkat T免疫细胞与肿瘤球体共培养以观察免疫检查点抑制剂干预前后肿瘤与免疫细胞的相互作用。通过光刻制造与微孔互补的微柱阵列,被覆抗原后从微孔中采样细胞因子监测T细胞状态。此外,通过在iHOC芯片上的原位成像,观察免疫检查点抑制剂干预前后免疫细胞的肿瘤浸润行为。

研究者们认为,为肿瘤患者优化免疫治疗临床决策并实施个性化免疫治疗是目前免疫治疗研究的首要目标。iHOC平台具备操作便利、高通量检测以及透明可视化等优点,是有应用前景的免疫疗法筛选平台,将为药物研发、患者响应以及药物安全性的预测和评估提供可选择的途径。相关论文在线发表于Small (DOI: 10.1002/smll.202004282)。