变形免疫细胞为癌症免疫治疗提供了新的见解

巨噬细胞是一种可以摧毁入侵病原体的白细胞，具有渗透肿瘤细胞的先天能力，使其成为细胞治疗的潜在重要工具，但到目前为止，临床试验一直令人失望，生物学家正在试图找出原因。在最近的一篇论文中，哈佛大学的研究人员发现，巨噬细胞的一种特定表型比其他巨噬细胞更容易到达肿瘤，而这并不是研究人员在临床癌症治疗中常用的一种表型。

　　

巨噬细胞是一种可以摧毁入侵病原体的白细胞，具有渗透肿瘤细胞的先天能力，这使它们成为利用移植细胞对抗疾病的治疗中潜在的重要工具，即细胞疗法。在实验室中，巨噬细胞在治疗癌症方面显示出很大的希望，但到目前为止，临床试验令人失望，生物学家正在试图找出原因。

但如果这不是生物学问题呢?

在最近的一篇论文中，来自哈佛大学John a . Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员从工程的角度探讨了巨噬细胞在临床试验中的失败。

该研究小组由SEAS的Hiller生物工程教授和Hansjorg Wyss生物工程教授Samir Mitragotri领导，他们首先研究了可能阻止巨噬细胞到达目标的物理障碍。

通过结合显微镜和机器学习，研究小组发现巨噬细胞的一种特定表型比其他巨噬细胞更容易到达肿瘤，而这并不是研究人员在临床癌症治疗中常用的巨噬细胞。

这项研究发表在《应用物理评论》上。

Mitragotri说:“我们的工程方法让我们质疑，细胞疗法中巨噬细胞治疗效果差的部分原因是否在于它们一开始就无法进入肿瘤。”“事实上，我们的研究结果表明，不同的表型对肿瘤的渗透程度不同。这为先前报道的巨噬细胞治疗的不良临床结果提供了一个有趣的基于物理的假设，并为经典的基于生物学的范式提供了一个相反和互补的假设。”

巨噬细胞有多种类型，简化为M0、M1和M2。在这三种细胞中，M1巨噬细胞具有最好的抗肿瘤能力，因此在细胞治疗中使用最多。但它们在临床试验中的结果令人失望。

Mitragotri和他的团队研究了三种不同的表型如何通过复杂的水凝胶进入培养皿中的肿瘤。

SEAS博士后、论文第一作者Kolade Adebowale说:“我们基本上想要测量这些不同巨噬细胞的运输机制和GPS在复杂环境中的工作情况。”“我们发现M1型抗肿瘤微噬细胞似乎很难找到它们的目标，就像它们的GPS不起作用一样。但M0表型似乎有一个非常好的图谱。”

最大的问题是为什么。

众所周知，巨噬细胞以各种形状存在，一些表型非常擅长改变它们的形状。Adebowale和他的团队发现了形状转换能力和运输效率之间的相关性——这意味着巨噬细胞形状转换得越好，它们就越能到达肿瘤。

而且，事实证明，M1巨噬细胞在变形方面是三种细胞中最差的。

Adebowale说:“我们的研究表明，与M0巨噬细胞相比，M1巨噬细胞的运输减少与它们进行形状转化的能力降低有关。”“我们希望这些发现能够为巨噬细胞迁移和巨噬细胞疗法的递送的生物物理学提供新的启示。”

“利用巨噬细胞介导人类肿瘤的抗肿瘤免疫反应具有巨大的潜力，临床试验正在进行中，以治疗巨噬细胞患者，”哈佛医学院助理教授、布里格姆妇女医院乳腺肿瘤项目的首席研究员、该研究的合著者詹妮弗·格里耶罗说。“我们在这项研究中了解到，令人惊讶的是，类似于M0表型的巨噬细胞在到达目标时效率最高。这些数据将对临床试验产生直接影响，可能会改变下一代巨噬细胞介导的治疗方法。”

本研究得到国家自然科学基金项目(2138064)资助。