AbMole 從基因到行為：工程化T細(xì)胞在癌癥模型中的全方位解析

AbMole|工程化T細(xì)胞在患者癌癥類器官中的作用機(jī)制近年來(lái)，隨著細(xì)胞免疫療法的迅速發(fā)展，T細(xì)胞療法在血液腫瘤的治療中取得了顯著成效。然而，其在實(shí)體瘤中的應(yīng)用效果卻相對(duì)有限，這促使科學(xué)家們不斷探索優(yōu)化T細(xì)胞療法的策略。本文詳細(xì)介紹了一項(xiàng)創(chuàng)新研究——“揭示工程化T細(xì)胞在患者癌癥類器官中的作用機(jī)制”，該研究通過(guò)多光譜三維成像技術(shù)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，深入探討了工程化T細(xì)胞與患者來(lái)源的癌癥類器官（PDOs）的相互作用，為優(yōu)化T細(xì)胞療法提供了新的視角和方法。T細(xì)胞療法，尤其是嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞療法和T細(xì)胞受體（TCR）療法，在近年來(lái)成為癌癥治療領(lǐng)域的熱點(diǎn)。然而，盡管這些療法在血液腫瘤中取得了成功，但它們?cè)趯?shí)體瘤中的療效并不理想。這主要是因?yàn)閷?shí)體瘤的微環(huán)境復(fù)雜，T細(xì)胞難以有效滲透并發(fā)揮其殺傷作用。因此，深入理解T細(xì)胞在實(shí)體瘤中的行為模式和分子機(jī)制，對(duì)于優(yōu)化T細(xì)胞療法的設(shè)計(jì)至關(guān)重要?；颊邅?lái)源的癌癥類器官（PDOs）因其能夠模擬原始腫瘤標(biāo)本的重要特性，包括患者的特定治療反應(yīng)，成為了研究免疫治療效果的理想模型。然而，目前尚無(wú)系統(tǒng)的研究利用成像技術(shù)深入探究T細(xì)胞在PDOs中的動(dòng)態(tài)行為及其與療效的關(guān)系。本研究正是基于這一背景，開(kāi)發(fā)了一種多光譜三維成像平臺(tái)（BEHAV3D），旨在實(shí)時(shí)跟蹤和分析工程化T細(xì)胞與PDOs的相互作用，為優(yōu)化T細(xì)胞療法提供科學(xué)依據(jù)。本研究設(shè)計(jì)了一套綜合性的實(shí)驗(yàn)方案，結(jié)合多光譜三維成像、單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，對(duì)多種工程化T細(xì)胞（包括TEGs、WT1T細(xì)胞和ROR1CART細(xì)胞）與PDOs的相互作用進(jìn)行了深入研究。為了實(shí)時(shí)跟蹤T細(xì)胞與PDOs的相互作用，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了BEHAV3D平臺(tái)。該平臺(tái)利用多光譜成像技術(shù)，能夠同時(shí)捕獲多個(gè)熒光通道的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)T細(xì)胞和PDOs的精確分割和追蹤。通過(guò)該平臺(tái)，研究團(tuán)隊(duì)成功地對(duì)超過(guò)15萬(wàn)種工程化T細(xì)胞與PDOs的共培養(yǎng)進(jìn)行了實(shí)時(shí)成像和分析。為了揭示T細(xì)胞行為的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)采用scRNA-seq技術(shù)對(duì)行為特征明顯的T細(xì)胞亞群進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序。通過(guò)深入分析測(cè)序數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了與不同行為模式相關(guān)的基因表達(dá)譜，特別是那些與超級(jí)接觸者T細(xì)胞（具有強(qiáng)大連續(xù)殺傷能力）相關(guān)的基因簽名。通過(guò)BEHAV3D平臺(tái)，研究團(tuán)隊(duì)觀察到工程化T細(xì)胞在與PDOs共培養(yǎng)時(shí)展現(xiàn)出九種不同的行為模式，包括靜態(tài)、掃描、接觸和超級(jí)接觸者等。這些行為模式反映了T細(xì)胞在應(yīng)對(duì)PDOs時(shí)的多種應(yīng)對(duì)策略，體現(xiàn)了T細(xì)胞行為的多樣性和復(fù)雜性。圖1：通過(guò)多光譜3D實(shí)時(shí)成像和體內(nèi)TEG靶向檢測(cè)的多種BC亞型類器官的TEG功效。在眾多行為模式中，研究團(tuán)隊(duì)特別關(guān)注到一類具有強(qiáng)大連續(xù)殺傷能力的T細(xì)胞亞群——超級(jí)接觸者。這些T細(xì)胞能夠持續(xù)接觸PDOs，并通過(guò)其獨(dú)特的錨定點(diǎn)殺死多個(gè)腫瘤細(xì)胞。通過(guò)成像數(shù)據(jù)和行為分類算法，研究團(tuán)隊(duì)成功地從大量T細(xì)胞中識(shí)別出超級(jí)接觸者亞群，并驗(yàn)證了其在PDOs殺傷中的關(guān)鍵作用。圖2：暴露于PDOs的TEGs在其行為上表現(xiàn)出高度多樣性，具有不同的殺傷潛力。通過(guò)scRNA-seq技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)鑒定了與超級(jí)接觸者T細(xì)胞相關(guān)的基因簽名。這些基因包括已知與T細(xì)胞激活和細(xì)胞毒性相關(guān)的基因，以及一些之前未在T細(xì)胞中描述的新基因。進(jìn)一步的功能富集分析表明，這些基因主要涉及細(xì)胞毒性、形態(tài)可塑性、細(xì)胞粘附和遷移等多個(gè)方面，共同構(gòu)成了超級(jí)接觸者T細(xì)胞的強(qiáng)大殺傷機(jī)制。圖3：靶向BCPDOs的TCR和CART細(xì)胞療法的行為異質(zhì)性。研究團(tuán)隊(duì)還探討了干擾素β（IFN-β）在T細(xì)胞與PDOs相互作用中的作用。通過(guò)IFN-β預(yù)處理PDOs，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)PDOs對(duì)TEG療法的敏感性顯著增加。然而，IFN-β對(duì)超級(jí)接觸者T細(xì)胞本身的殺傷能力影響有限。這一發(fā)現(xiàn)揭示了IFN-β在增強(qiáng)PDOs對(duì)T細(xì)胞療法敏感性的潛在作用機(jī)制，并為聯(lián)合治療方案的設(shè)計(jì)提供了新思路。圖4：TEG亞群的獨(dú)特靶向特征和連環(huán)殺手的潛力。本研究通過(guò)BEHAV3D平臺(tái)和scRNA-seq技術(shù)，成功揭示了工程化T細(xì)胞在PDOs中的動(dòng)態(tài)行為和基因表達(dá)特征，為優(yōu)化T細(xì)胞療法提供了科學(xué)依據(jù)。具體而言，超級(jí)接觸者T細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)高效T細(xì)胞富集策略提供了新靶點(diǎn)；基因表達(dá)特征的鑒定為深入理解T細(xì)胞行為的分子機(jī)制提供了重要線索；IFN-β作用的探討則為聯(lián)合治療方案的設(shè)計(jì)提供了新思路。此外，本研究還展示了BEHAV3D平臺(tái)在細(xì)胞免疫治療研究中的廣泛應(yīng)用前景。該平臺(tái)不僅能夠?qū)崟r(shí)跟蹤和分析T細(xì)胞與PDOs的相互作用，還能夠與轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析相結(jié)合，從多個(gè)層面揭示T細(xì)胞療法的分子機(jī)制。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，BEHAV3D平臺(tái)有望在細(xì)胞免疫治療研究中發(fā)揮更加重要的