细胞免疫疗法是癌症治疗的一种主要形式，它将我们免疫系统的“战士”——t细胞——征召到对抗癌症的战争中。在治疗的准备过程中，医生从病人身上提取t细胞样本，激活它们，使它们快速分裂，形成大量的抗癌细胞，然后再注射回病人体内。
尽管利用免疫系统对抗癌症有巨大的潜力，但到目前为止，这种治疗的成功率仍然有限。其中一个原因是，经过数周的加速分裂，“战士t细胞”可能数量众多，但它们往往会精疲力竭，杀伤能力也会减弱。魏茨曼科学研究所免疫学和再生生物系本尼·盖格教授实验室的研究人员开发了一种新方法，可以诱导t细胞增殖的增加，同时保持甚至增强细胞的杀伤能力。
盖格大约在10年前开始了这项研究，他的同事尼尔·弗里德曼教授于2021年去世。他们与Shimrit Adutler-Lieber博士合作，创造了一种“合成免疫生态位”——一种由两种蛋白质组成的人工分子环境，他们根据自然免疫系统的灵感精心选择——使癌细胞在这种环境中生长，繁殖更快，但保持甚至提高了它们的杀伤能力。为了促进他们的发现在医疗实践中的潜在应用，Geiger和Friedman继续研究其合成免疫生态位独特特性的分子机制。
在最近发表在《癌症免疫治疗杂志》(JITC)上的一项新研究中，研究人员检查了两种不同的激活t细胞的方法——有和没有合成免疫生态位的方法——并取得了可能对细胞免疫治疗的未来产生重大影响的发现。参与这项研究的还有来自盖格团队的Sofi Yado博士、来自盖格团队的Rawan Zoabi博士、来自弗里德曼团队的Shlomit Reich-Zeliger博士和来自魏茨曼生命科学核心设施部门的Bareket Dassa博士。
盖格解释说:“Nir和我基于我们对肿瘤环境对细胞活动的影响的共同兴趣，开始了这个项目。”“Nir的贡献是巨大的，包括开发和应用计算方法和模型来追踪单个t细胞的行为，而我的实验室在描述活细胞与其环境之间的相互作用方面获得了大量经验。当我们开始时，我们试图找到免疫生态位的正确“配方”，我们决定寻找一种天然免疫系统蛋白质的特定组合，当引入合成生态位时，将改善t细胞的性能，并有可能提高细胞免疫治疗的有效性。
...(863 chars omitted)...激活和增殖较慢的细胞的杀伤能力大于特异性激活的细胞，这一发现表明，t细胞的快速分裂与它们有效杀死癌细胞的能力之间存在反比关系。
然而，刺激四天后，合成免疫生态位开始对使用两种方法激活的细胞产生相反的效果。特异性激活的细胞——在激活后大约4天会失去它们的杀伤能力，这是由于它们的快速分裂速度导致的耗竭——从生态位中出现时，它们的杀伤能力完好无损。因此，科学家们决定，对于特定激活的t细胞来说，第4天是最佳的窗口期，在这段时间里，细胞不仅分裂迅速，而且还能保持其较高的杀伤能力。
相反，在激活后的最初几天，非特异性激活的细胞往往分裂缓慢，但保持较高的杀伤能力;然而，生态位促使它们分裂得更快，导致它们的杀戮能力暂时丧失。令人惊讶的是，这些小生境处理的细胞的最佳窗口期是在初始激活后的第7天，这是它们在快速分裂阶段暂时受到抑制后增殖最大，杀伤能力完全恢复的时候。这意味着t细胞的产量和杀伤能力在第7天都特别高。
接下来，研究人员探索了免疫生态位在不同最佳时间窗内影响细胞分裂率和杀伤能力之间相互作用的分子机制。他们的发现之一是，在第4天到第6天的“抑制期”，受免疫生态位刺激的细胞出人意料地保留了与杀伤机制相关的高水平细胞成分，这表明杀伤系统仍然存在，尽管被关闭了。只有在第7天细胞产量最大时，细胞衰竭成分的表达才急剧下降，细胞的杀伤能力才得以恢复。另一方面，特异性激活的细胞在第4天的有效时间窗口中显示出与杀伤机制相关的细胞成分的扩展突出。
魏茨曼的研究小组申请了合成免疫生态位的专利，到目前为止，它主要是在老鼠身上进行的实验中进行的。然后，他们开始与以色列医院和医疗行业的研究人员合作研究，希望探索一种类似的人体细胞系统。在过去的几个月里，得益于他们在后续研究中收集的数据，他们与德克萨斯州休斯顿的MD安德森癌症中心展开了合作，探索使用该系统治疗患者的可行性。
盖格说:“基于细胞免疫疗法的治疗已经产生了非常有希望的结果，它在对抗癌症方面具有很大的潜力。”但其广泛的适用性和有效性需要进一步加强，部分原因是需要在可用于治疗的细胞数量和它们的杀伤能力之间找到适当的平衡。我们开发的免疫生态位可以显著提高两者的水平。如果它被证明能有效地增强人类的癌症免疫治疗，它可能为目前没有任何有效治疗选择的患者提供新的视野。”
科学数据
合成免疫生态位将杀伤t细胞的分裂率提高3到5倍，杀伤能力提高3到10倍，这取决于细胞是如何被激活的。
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