原創(chuàng)為：張慶峰 來源于：愛迪爾筆記

T細胞激活平臺發(fā)展的新興方法

T細胞要發(fā)揮功能就得激活，不激活T細胞就處于靜息期。在體內如此，在體外實驗中，如果要做轉染或者轉導，T細胞激活也是必不可少的步驟。只有激活T細胞之后，T細胞處于活躍分裂期，才能將外源基因整合入基因組或者高效表達。

T細胞的激活方式和它的表型與功能也有千絲萬縷的關系。Car T中不同的共刺激結構也會對產生不同的影響和療效。

說到T細胞激活，大多數人能夠想到的就cd3cd28磁珠，但其實T細胞的激活方式豐富多彩，遠遠不僅只有CD3CD28。

這篇文章綜述了用于癌癥治療的T細胞刺激平臺設計的創(chuàng)新策略。文章重點介紹了基于珠子的人工抗原提呈細胞(aAPCs)、水凝膠基質、DNA基系統(tǒng)及其他聚合物策略和可溶性激活方法等最新進展。這些技術正在擴大針對免疫激活的工具庫，旨在增強現有過繼T細胞轉移療法的效果，并實現對患者的直接T細胞刺激，從而避免昂貴且操作復雜的體外培養(yǎng)方案。

引言

T細胞激活的三個信號，現在也有人把代謝當成第四個新號。

T細胞是適應性免疫反應的關鍵調節(jié)者，參與直接摧毀外來病原體威脅及病理轉化的宿主細胞。自然的T細胞激活過程需要抗原提呈細胞(APCs)與T細胞之間的協調分子相互作用。

T細胞激活的三個信號
·信號1涉及TCR結合到APC上的MHC復合物；
·信號2包括共刺激受體（如CD28）與APC上的共刺激分子（如CD80/CD86）的結合；
·信號3則由細胞因子（il2等）的產生來維持T細胞激活。

由于T細胞激活只能通過APCs介導，而所有有核細胞均表達I類MHC分子，因此任何細胞都可以作為APCs呈遞外來抗原刺激CD8+ T細胞（例如病毒抗原）。然而，專業(yè)的APCs（如樹突狀細胞、巨噬細胞和B細胞）表達I類和II類MHC分子以及共刺激分子，以有效傳遞三個信號給T細胞進行激活。

T細胞激活在細胞治療中的作用：
1.過繼細胞轉移療法（ACT）：T細胞激活技術極大地推進了免疫療法的發(fā)展，特別是在過繼細胞轉移療法中。這種療法涉及分離患者的T細胞，通過體外抗原特異性刺激進行擴增，然后重新輸回患者體內。
2.增強T細胞功能：通過激活T細胞，可以增強其對疾病的天然防御能力，尤其是在癌癥治療中，激活的T細胞可以直接攻擊腫瘤細胞。
3.改善治療效果：T細胞激活平臺能夠通過提供必要的共刺激信號來增強T細胞的活性，從而提高治療效果。

激活劑材料的選擇
1.生物相容性：用于T細胞激活的材料必須是生物相容的，以確保它們在體內使用時不會引起不良反應。
2.聚合物和金屬：人工T細胞刺激平臺通常由生物相容性的聚合物或金屬制成，這些材料的獨特結構和物理特性可以定制以適應不同的應用。
3.形狀和大小的可控性：聚合物珠子和水凝膠等材料的形狀、大小、拓撲結構和機械性能可以定制，這對于模擬自然APC和淋巴器官的生理特性至關重要。
4.物理和化學特性的調整：材料的表面化學、硬度、機械性能和生物相容性已被證明對T細胞激活的生物學有顯著影響。
5.可降解性：一些聚合物材料如PLGA和PEG，它們是可降解的，這為T細胞激活提供了安全和可轉化的遞送方式。
6.多功能性：材料的選擇還應允許通過多種化學方法進行信號耦合，以實現更精細的控制。
7.仿生學：一些新興的T細胞激活策略，如基于脂質的aAPCs，通過模仿完整細胞膜來增加靈活性，更真實地再現自然APC表面。
8. DNA和蛋白質材料：DNA和其他聚合物材料也被用于創(chuàng)建具有精確控制拓撲結構和表面功能化的T細胞激活平臺。

人工T細胞激活平臺的發(fā)展

人工T細胞激活就是提供和模擬了T細胞體內天然激活方式的三個信號。

金屬納米顆粒：早期的aAPC技術基于將T細胞激活蛋白偶聯到金屬納米顆粒上。鐵氧化物納米顆粒在100-600納米范圍內最有效。雖然金屬納米顆粒不是生物可降解的，但它們?yōu)閍APC技術提供了重要的概念驗證。Dynabeads是一種常用的金屬納米顆粒，它由磁性聚苯乙烯珠組成，表面偶聯有單克隆抗CD3和抗CD28抗體，可以非特異性地刺激T細胞。

聚合物基珠：為了克服金屬納米顆粒缺乏適應性的缺點，開發(fā)了新的生物材料策略，允許模仿天然APCs的形狀和機械性能。聚合物基珠使用單一或多種不同的單體單元，如PLGA、聚苯乙烯和聚(β-氨基酯)，結果可能是球形或橢圓形的納米或微米級珠。研究發(fā)現，納米級粒子在體內分布更高效，而非球形珠可能提供更生理準確的TCR交互曲率。PLGA和PEG基珠是可生物降解的，使得安全輸送成為可能。

基于細胞的仿生aAPCs：受到APC衍生的外泌體觀察的啟發(fā)，出現了新的方法，即使用脂質基aAPCs來模仿完整的細胞膜。工程化的球形單層脂質嵌入T細胞激活蛋白已顯示出能激活CD8+ T細胞。最近的進展還包括利用液滴微流控技術發(fā)展出細胞大小的微米直徑脂質基aAPCs。

水凝膠基平臺

-人工T細胞刺激矩陣(aTM)：Hickey等人創(chuàng)造了一種新型平臺，通過交聯硫醇化HA與PEG二丙烯酸酯形成。該平臺能夠調整剛度，以優(yōu)化TCR信號傳導條件。研究表明，較軟的aTM配方更能有效地刺激T細胞增殖。

-人工淋巴結(aLN)：Livingston等人開發(fā)了一種動態(tài)免疫刺激支架，模仿APC和淋巴組織功能。這種支架是一個HA水凝膠，結合了肽負載的MHC復合物、抗CD28和IL-2/抗IL-2抗體復合物，提供三個T細胞激活信號。aLN還通過CD44/HA相互作用提供額外的ECM支持信號，促進免疫學突觸形成。

-免疫調節(jié)多孔支架：Majedi等人開發(fā)了一種可植入腫瘤旁的可生物降解的多孔藻酸鹽基水凝膠支架，該支架可以通過呈現激活CD8+效應T細胞的抗體和吸引CD8+效應T細胞的趨化因子，以及釋放TGF-β拮抗劑來抑制免疫抑制性調節(jié)T細胞(Treg)活性。

其他新興的T細胞刺激策略

基于DNA的平臺：除了上述策略，人工T細胞激活領域還利用新穎材料和支架，通過修改拓撲結構、親和力和表面功能化來實現強大的、有針對性的免疫細胞擴增。例如，Le等人制造了DNA基粒子，具有多個葉狀突起，模仿DCs的長突起，以增加表面積與體積比，從而提高展示效率。這些DNA“微花”在體外優(yōu)先擴增了CD8+ T細胞，并在體內展示了有效的抗癌活性。

合成DNA支架：Huang等人通過將合成的DNA支架結合到顆粒表面，改進了聚合物顆粒的抗體結合。蛋白質耦合到短互補DNA序列可以直接結合到DNA寡聚體涂層的PLGA/PEG顆粒表面，允許以控制的比例結合多種不同蛋白質。DNA涂層的聚合物顆粒在培養(yǎng)8天后，擴展了初級人類CD4+和CD8+ T細胞，類似于商業(yè)可用的Dynabeads，但在長期刺激下表現出顯著較低的T細胞耗竭標志物表達。

可溶性T細胞刺激方法：通常認為，如果可溶性配體以溶液形式傳遞，由于無法正確形成免疫突觸，因此無法實現T細胞的持久激活。然而最近開發(fā)了一種稱為Expamers的T細胞刺激方法，它克服了使用可溶性配體進行細胞激活的限制。Expamers由突變的鏈霉親和素（Strep-Tactin）組成的多聚體骨架，通過鏈霉親和素親和標簽與抗CD3和抗CD28的Fab抗體片段偶聯。

Expamers是一種新興的T細胞刺激技術，它通過使用可溶性的多聚體結構來激活T細胞。以下是Expamers性能表現的總結：
1.多聚體結構：Expamers由突變的鏈霉親和素（Strep-Tactin）組成的多聚體骨架，能夠與抗CD3和抗CD28的Fab抗體片段通過鏈霉親和素親和標簽共軛。
2.多價結合：當多聚體化時，Expamers能夠多價結合到T細胞受體（TCR）和共刺激受體，有效激活T細胞。
3.快速分布：由于是可溶性的，Expamers能迅速在溶液中分布，允許與其他平臺相比更快的T細胞激活。
4.精確控制激活時長：通過添加競爭性結合分子如D-生物素，Expamers能夠精確控制T細胞激活的持續(xù)時間。
5.快速的鈣離子流入：在Expamers添加后，通過測量鈣離子流（TCR信號傳導的下游介質）發(fā)現，迅速的鈣離子流入可以被D-生物素立即抑制，顯示了Expamers在控制T細胞激活速率上的能力。
6.激活和擴增T細胞：在體外傳遞給原代人類T細胞時，Expamers誘導了強烈且持久的激活和擴增。
7.低T細胞耗竭標記：Expamer擴增的T細胞表現出低水平的T細胞耗竭標記物，如淋巴細胞激活基因3（LAG3）和T細胞免疫球蛋白和黏蛋白結構域蛋白3（TIM3）。
8.基因表達分析：Expamer激活的T細胞在基因表達水平上顯示出與激活、分化和效應功能相關的基因高表達水平。
9.抗原特異性T細胞擴增：當抗CD3 Fab被pMHC復合物替代時，Expamers能夠選擇性擴增抗原特異性的原代人類T細胞群體。
10.適應性：Expamer平臺能夠適應不同的T細胞刺激分子的表面功能化，使其具有靈活性。

綜上所述，Expamers展示了在體外環(huán)境中控制T細胞激活和擴增的潛力，并且由于其可溶性和多價性，為T細胞刺激提供了一種新的方法。然而，需要注意的是，Expamers的體內測試和臨床應用尚未在文檔中提及，這可能是未來研究的方向。

綜上所述，隨著新材料和技術的發(fā)展，人工T細胞激活平臺正朝著更加高效、靈活和個性化的方向發(fā)展，有望為癌癥免疫治療帶來革命性的變化。