无饲养层技术推动T细胞发育与治疗的革新进展

《Cell Biomaterials》：Feeder-free advances in T cell development and therapy

为解决饲养层细胞在T细胞治疗中存在的污染风险与标准化难题，本研究系统综述了无饲养层技术在T细胞分化、成熟及激活阶段的突破性进展。通过Delta-like 4（DLL4）培养体系、仿生抗原呈递平台（如GO-APP、SynVACs）等策略，研究实现了高效、可临床转化的T细胞生产，为CAR-T、TCR-T等疗法提供了更安全、可扩展的解决方案，推动个体化癌症免疫治疗的标准化进程。

　　

随着T细胞疗法在癌症、自身免疫病及病毒感染治疗中的广泛应用，如何高效、安全地体外模拟T细胞生命周期成为关键挑战。传统方法依赖饲养层细胞（如OP9、MS5基质细胞）提供T细胞发育所需的微环境信号，但存在污染风险、批次间差异大等问题，严重限制临床转化。为此，研究者致力于开发无饲养层技术，通过合成生物材料与分子工程手段，精准调控T细胞从造血干细胞向功能成熟T细胞的全过程，为标准化、规模化生产T细胞疗法奠定基础。

本研究聚焦无饲养层技术在T细胞发育轨迹中的应用，涵盖分化（从HSCs或iPSCs生成T细胞前体）、成熟（胸腺选择模拟）及激活（抗原特异性扩增）三个阶段。关键技术包括：利用DLL4包被平板或微珠启动Notch信号通路诱导T系分化；通过抗体包被平板（如抗CD3/CD28）、仿生抗原呈递平台（如GO-APP、SynVACs）模拟免疫突触激活T细胞；结合细胞因子组合优化功能亚群（如CAR-NKT细胞）生成。研究样本来源涉及人脐带血、外周血CD34⁺细胞及iPSCs。

无饲养层技术在T细胞分化中的突破

传统OP9/DLL1或MS5基质细胞共培养系统虽能支持T细胞分化，但无法满足临床级生产的标准化需求。无饲养层技术通过固定化Notch配体（如Fc-DLL4）与黏附分子（如VCAM-1）模拟胸腺微环境，实现HSCs向T前体细胞的高效分化。例如，DL4微珠系统可生成CD34⁺CD7⁺祖T细胞，移植入人源化小鼠后进一步成熟为功能性αβ T细胞。然而，此类系统仍需体内胸腺环境完成终末成熟，且体外产物以CD8⁺T细胞为主，CD4⁺亚群比例失衡。

突破性进展来自Li等开发的临床导向培养体系，通过平板包被DLL4、VCAM-1及细胞因子组合，直接从HSCs生成成熟CAR-NKT细胞，单份脐带血可扩增至10¹²级细胞量，满足千名患者治疗需求。该技术摒弃饲养层，显著降低成本并提升工艺稳定性，但需进一步解决体内持久性不足与规模化生产挑战。

无饲养层技术优化T细胞成熟与激活

T细胞激活阶段的无饲养层策略从早期抗体包被平板/磁珠（如Dynabeads）发展为仿生抗原呈递平台。刚性材料（如磁珠）虽能提供CD3/CD28信号，但无法模拟天然APC的柔性接触界面，限制免疫突触形成。新型生物材料如GO-APP通过石墨烯氧化物薄膜实现与T细胞形貌适配的接触面积，无需外源IL-2即可高效激活；SynVACs则通过调控材料粘弹性模拟APC力学特性，增强T细胞抗肿瘤活性。

此外，可注射生物降解支架（如介孔硅微棒）可在体内局部提供抗原与细胞因子，促进CAR-T细胞再激活。这些平台通过精确控制配体密度、力学信号与动态信号释放，提升T细胞功能与记忆形成能力，为实体瘤治疗提供新思路。

未来方向与临床转化挑战

无饲养层技术的核心优势在于标准化与可扩展性，但全面临床转化仍面临三大挑战：其一，体外分化T细胞亚群比例失衡（如CD4⁺/CD8⁺偏移），需通过诱导剂（如PMA/离子霉素）优化；其二，体内持久性低于天然T细胞，需增强记忆表型调控；其三，平板培养模式限制生物反应器规模化应用，需开发悬浮适配材料。未来研究应聚焦于整合力学生物学调控、多组学质控及自动化工艺，推动个体化T细胞疗法向通用型“现货”药物演进。

结论

无饲养层技术通过分子工程与生物材料创新，系统重构了T细胞体外发育轨迹，不仅深化了对T细胞生物学的理解，更为临床提供安全、可控的细胞治疗产品。从基质模拟到免疫突触仿生，该技术逐步突破饲养层依赖的瓶颈，推动CAR-T、TCR-T等疗法在癌症、自身免疫病等领域的广泛应用。随着材料科学与免疫工程的深度融合，无饲养层平台有望成为下一代细胞治疗制造的基石技术，实现高效、普惠的免疫治疗新时代。