AbMole 从基因到行为：工程化T细胞在癌症模型中的全方位解析

AbMole|工程化T细胞在患者癌症类器官中的作用机制近年来，随着细胞免疫疗法的迅速发展，T细胞疗法在血液肿瘤的治疗中取得了显著成效。然而，其在实体瘤中的应用效果却相对有限，这促使科学家们不断探索优化T细胞疗法的策略。本文详细介绍了一项创新研究——“揭示工程化T细胞在患者癌症类器官中的作用机制”，该研究通过多光谱三维成像技术和转录组学分析，深入探讨了工程化T细胞与患者来源的癌症类器官（PDOs）的相互作用，为优化T细胞疗法提供了新的视角和方法。T细胞疗法，尤其是嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法和T细胞受体（TCR）疗法，在近年来成为癌症治疗领域的热点。然而，尽管这些疗法在血液肿瘤中取得了成功，但它们在实体瘤中的疗效并不理想。这主要是因为实体瘤的微环境复杂，T细胞难以有效渗透并发挥其杀伤作用。因此，深入理解T细胞在实体瘤中的行为模式和分子机制，对于优化T细胞疗法的设计至关重要。患者来源的癌症类器官（PDOs）因其能够模拟原始肿瘤标本的重要特性，包括患者的特定治疗反应，成为了研究免疫治疗效果的理想模型。然而，目前尚无系统的研究利用成像技术深入探究T细胞在PDOs中的动态行为及其与疗效的关系。本研究正是基于这一背景，开发了一种多光谱三维成像平台（BEHAV3D），旨在实时跟踪和分析工程化T细胞与PDOs的相互作用，为优化T细胞疗法提供科学依据。本研究设计了一套综合性的实验方案，结合多光谱三维成像、单细胞RNA测序（scRNA-seq）和转录组学分析，对多种工程化T细胞（包括TEGs、WT1T细胞和ROR1CART细胞）与PDOs的相互作用进行了深入研究。为了实时跟踪T细胞与PDOs的相互作用，研究团队开发了BEHAV3D平台。该平台利用多光谱成像技术，能够同时捕获多个荧光通道的信号，实现对T细胞和PDOs的精确分割和追踪。通过该平台，研究团队成功地对超过15万种工程化T细胞与PDOs的共培养进行了实时成像和分析。为了揭示T细胞行为的转录调控机制，研究团队采用scRNA-seq技术对行为特征明显的T细胞亚群进行了单细胞测序。通过深入分析测序数据，研究团队鉴定了与不同行为模式相关的基因表达谱，特别是那些与超级接触者T细胞（具有强大连续杀伤能力）相关的基因签名。通过BEHAV3D平台，研究团队观察到工程化T细胞在与PDOs共培养时展现出九种不同的行为模式，包括静态、扫描、接触和超级接触者等。这些行为模式反映了T细胞在应对PDOs时的多种应对策略，体现了T细胞行为的多样性和复杂性。图1：通过多光谱3D实时成像和体内TEG靶向检测的多种BC亚型类器官的TEG功效。在众多行为模式中，研究团队特别关注到一类具有强大连续杀伤能力的T细胞亚群——超级接触者。这些T细胞能够持续接触PDOs，并通过其独特的锚定点杀死多个肿瘤细胞。通过成像数据和行为分类算法，研究团队成功地从大量T细胞中识别出超级接触者亚群，并验证了其在PDOs杀伤中的关键作用。图2：暴露于PDOs的TEGs在其行为上表现出高度多样性，具有不同的杀伤潜力。通过scRNA-seq技术，研究团队鉴定了与超级接触者T细胞相关的基因签名。这些基因包括已知与T细胞激活和细胞毒性相关的基因，以及一些之前未在T细胞中描述的新基因。进一步的功能富集分析表明，这些基因主要涉及细胞毒性、形态可塑性、细胞粘附和迁移等多个方面，共同构成了超级接触者T细胞的强大杀伤机制。图3：靶向BCPDOs的TCR和CART细胞疗法的行为异质性。研究团队还探讨了干扰素β（IFN-β）在T细胞与PDOs相互作用中的作用。通过IFN-β预处理PDOs，研究团队发现PDOs对TEG疗法的敏感性显著增加。然而，IFN-β对超级接触者T细胞本身的杀伤能力影响有限。这一发现揭示了IFN-β在增强PDOs对T细胞疗法敏感性的潜在作用机制，并为联合治疗方案的设计提供了新思路。图4：TEG亚群的独特靶向特征和连环杀手的潜力。本研究通过BEHAV3D平台和scRNA-seq技术，成功揭示了工程化T细胞在PDOs中的动态行为和基因表达特征，为优化T细胞疗法提供了科学依据。具体而言，超级接触者T细胞的发现为开发高效T细胞富集策略提供了新靶点；基因表达特征的鉴定为深入理解T细胞行为的分子机制提供了重要线索；IFN-β作用的探讨则为联合治疗方案的设计提供了新思路。此外，本研究还展示了BEHAV3D平台在细胞免疫治疗研究中的广泛应用前景。该平台不仅能够实时跟踪和分析T细胞与PDOs的相互作用，还能够与转录组学分析相结合，从多个层面揭示T细胞疗法的分子机制。未来，随着技术的不断发展和完善，BEHAV3D平台有望在细胞免疫治疗研究中发挥更加重要的