AbMole 從基因到行為：工程化T細胞在癌癥模型中的全方位解析

AbMole|工程化T細胞在患者癌癥類器官中的作用機制近年來，隨著細胞免疫療法的迅速發(fā)展，T細胞療法在血液腫瘤的治療中取得了顯著成效。然而，其在實體瘤中的應用效果卻相對有限，這促使科學家們不斷探索優(yōu)化T細胞療法的策略。本文詳細介紹了一項創(chuàng)新研究——“揭示工程化T細胞在患者癌癥類器官中的作用機制”，該研究通過多光譜三維成像技術(shù)和轉(zhuǎn)錄組學分析，深入探討了工程化T細胞與患者來源的癌癥類器官（PDOs）的相互作用，為優(yōu)化T細胞療法提供了新的視角和方法。T細胞療法，尤其是嵌合抗原受體（CAR）T細胞療法和T細胞受體（TCR）療法，在近年來成為癌癥治療領(lǐng)域的熱點。然而，盡管這些療法在血液腫瘤中取得了成功，但它們在實體瘤中的療效并不理想。這主要是因為實體瘤的微環(huán)境復雜，T細胞難以有效滲透并發(fā)揮其殺傷作用。因此，深入理解T細胞在實體瘤中的行為模式和分子機制，對于優(yōu)化T細胞療法的設計至關(guān)重要。患者來源的癌癥類器官（PDOs）因其能夠模擬原始腫瘤標本的重要特性，包括患者的特定治療反應，成為了研究免疫治療效果的理想模型。然而，目前尚無系統(tǒng)的研究利用成像技術(shù)深入探究T細胞在PDOs中的動態(tài)行為及其與療效的關(guān)系。本研究正是基于這一背景，開發(fā)了一種多光譜三維成像平臺（BEHAV3D），旨在實時跟蹤和分析工程化T細胞與PDOs的相互作用，為優(yōu)化T細胞療法提供科學依據(jù)。本研究設計了一套綜合性的實驗方案，結(jié)合多光譜三維成像、單細胞RNA測序（scRNA-seq）和轉(zhuǎn)錄組學分析，對多種工程化T細胞（包括TEGs、WT1T細胞和ROR1CART細胞）與PDOs的相互作用進行了深入研究。為了實時跟蹤T細胞與PDOs的相互作用，研究團隊開發(fā)了BEHAV3D平臺。該平臺利用多光譜成像技術(shù)，能夠同時捕獲多個熒光通道的信號，實現(xiàn)對T細胞和PDOs的精確分割和追蹤。通過該平臺，研究團隊成功地對超過15萬種工程化T細胞與PDOs的共培養(yǎng)進行了實時成像和分析。為了揭示T細胞行為的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制，研究團隊采用scRNA-seq技術(shù)對行為特征明顯的T細胞亞群進行了單細胞測序。通過深入分析測序數(shù)據(jù)，研究團隊鑒定了與不同行為模式相關(guān)的基因表達譜，特別是那些與超級接觸者T細胞（具有強大連續(xù)殺傷能力）相關(guān)的基因簽名。通過BEHAV3D平臺，研究團隊觀察到工程化T細胞在與PDOs共培養(yǎng)時展現(xiàn)出九種不同的行為模式，包括靜態(tài)、掃描、接觸和超級接觸者等。這些行為模式反映了T細胞在應對PDOs時的多種應對策略，體現(xiàn)了T細胞行為的多樣性和復雜性。圖1：通過多光譜3D實時成像和體內(nèi)TEG靶向檢測的多種BC亞型類器官的TEG功效。在眾多行為模式中，研究團隊特別關(guān)注到一類具有強大連續(xù)殺傷能力的T細胞亞群——超級接觸者。這些T細胞能夠持續(xù)接觸PDOs，并通過其獨特的錨定點殺死多個腫瘤細胞。通過成像數(shù)據(jù)和行為分類算法，研究團隊成功地從大量T細胞中識別出超級接觸者亞群，并驗證了其在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scRNA-seq技術(shù)，研究團隊鑒定了與超級接觸者T細胞相關(guān)的基因簽名。這些基因包括已知與T細胞激活和細胞毒性相關(guān)的基因，以及一些之前未在T細胞中描述的新基因。進一步的功能富集分析表明，這些基因主要涉及細胞毒性、形態(tài)可塑性、細胞粘附和遷移等多個方面，共同構(gòu)成了超級接觸者T細胞的強大殺傷機制。圖3：靶向BCPDOs的TCR和CART細胞療法的行為異質(zhì)性。研究團隊還探討了干擾素β（IFN-β）在T細胞與PDOs相互作用中的作用。通過IFN-β預處理PDOs，研究團隊發(fā)現(xiàn)PDOs對TEG療法的敏感性顯著增加。然而，IFN-β對超級接觸者T細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PDOs對T細胞療法敏感性的潛在作用機制，并為聯(lián)合治療方案的設計提供了新思路。圖4：TEG亞群的獨特靶向特征和連環(huán)殺手的潛力。本研究通過BEHAV3D平臺和scRNA-seq技術(shù)，成功揭示了工程化T細胞在PDOs中的動態(tài)行為和基因表達特征，為優(yōu)化T細胞療法提供了科學依據(jù)。具體而言，超級接觸者T細胞的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)高效T細胞富集策略提供了新靶點；基因表達特征的鑒定為深入理解T細胞行為的分子機制提供了重要線索；IFN-β作用的探討則為聯(lián)合治療方案的設計提供了新思路。此外，本研究還展示了BEHAV3D平臺在細胞免疫治療研究中的廣泛應用前景。該平臺不僅能夠?qū)崟r跟蹤和分析T細胞與PDOs的相互作用，還能夠與轉(zhuǎn)錄組學分析相結(jié)合，從多個層面揭示T細胞療法的分子機制。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，BEHAV3D平臺有望在細胞免疫治療研究中發(fā)揮更加重要的