基于合成细胞的自组装人工淋巴器官构建及其在T细胞调控中的应用

《Advanced Healthcare Materials》：Synthetic Cell-Based Tissues for Bottom-Up Assembly of Artificial Lymphatic Organs

本文介绍了一种创新的合成细胞自组装技术，成功构建了具有机械适应性、代谢活性和层次化微结构的人工淋巴组织（lymphBUTs）。该研究首次实现了合成细胞与人类免疫细胞的功能性整合，证明了三维组织结构对T细胞活化（CD25+）和抑制性受体（PD-1）表达的调控作用，为人工免疫器官构建和过继性细胞治疗（ACT）提供了新的技术平台。

　　

淋巴自下而上组织（lymphBUTs）的构建与表征

研究团队开发了一种基于液滴支撑脂质双分子层（dsLBs）的自组装技术，通过生物素-链霉亲和素交联系统实现了毫米级三维组织的构建。dsLBs膜中生物素浓度（1 mol% vs 5 mol%）显著影响组织力学性能，5 mol%组显示出更大的连接面积和更高的压缩强度（10%形变所需力为1 mol%组的2.3倍）。激光共聚焦显微镜显示链霉亲和素在连接位点特异性富集，形成类似天然组织的细胞间连接结构。

免疫细胞在淋巴自下而上组织中的浸润与功能整合

人类CD8⁺ T细胞能够自发浸润lymphBUTs并在内部形成活化簇。通过马来酰亚胺修饰的脂质膜将抗CD3/CD28抗体偶联至dsLBs表面（分子密度786-1020 molecules·μm^-2），创建了人工抗原呈递细胞（aAPC）系统。与商业化的Dynabeads相比，lymphBUTs培养的T细胞虽然CD25⁺表达率较低（32-40% vs 65%），但PD-1⁺细胞比例显著降低（p<0.01），显示出更优的抗耗竭特性。

异质性淋巴自下而上组织的空间功能分区

通过顺序组装策略构建了具有空间分区的异质性lymphBUTs，模拟淋巴节点的T细胞区（高密度激活区）和基质区（低密度支架区）。共定位分析显示T细胞克隆优先聚集在抗体功能化区域（Manders系数>0.7）。反向结构实验证实T细胞定位主要由生化信号驱动而非机械约束。

淋巴自下而上组织培养的T细胞表型特征

蛋白质组分析显示lymphBUTs培养的T细胞具有独特的磷酸化模式：CD3ζ链磷酸化水平升高，而共刺激受体CD5/CD6磷酸化降低。细胞因子分泌谱分析发现干扰素γ（INFγ）分泌量增加2.1倍，同时IL-10和IL-17表达上调，形成具有调节特性的CD8⁺ T细胞亚群。长时间培养（9天）显示CD45RO⁺记忆性T细胞比例持续增加，显著优于分散培养系统。

代谢活性合成细胞的整合与功能调控

将葡萄糖氧化酶（GOx）包裹的单层囊泡（UVs）整合入lymphBUTs，模拟树突状细胞的代谢调控功能。剂量实验表明GOx活性与T细胞活化程度正相关（r=0.93），最高剂量组（10 U）使CD25⁺细胞比例提高38%，同时PD-1⁺细胞比例下降52%，证明代谢微环境对T细胞功能的协同调控作用。

技术应用前景与转化价值

该研究建立了首个合成细胞-天然细胞杂交系统，实现了对组织尺度机械性能（1-3000 kPa可调）、生化微环境（抗体密度梯度）和代谢功能（酶促反应）的多维度调控。lymphBUTs技术不仅为免疫治疗提供了新型ex vivo扩增平台，其模块化设计理念更为神经组织工程、内分泌模拟等领域提供了可借鉴的技术范式。