CAR-T 细胞生产中利用细胞 FAD 自发荧光作为无标记细胞属性的研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Cytotherapy 3.7

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  CAR-T 细胞疗法因生产流程复杂等限制可及性,研究人员探索无标记监测技术。借助 405nm 激光流式细胞仪,发现 NADH、FAD 自发荧光与 T 细胞活化标记 CD25 及乳酸水平相关,FAD 或可确定生产终点,为自动化监测奠定基础。

  
癌症免疫治疗领域正经历一场革命性突破,CAR-T(嵌合抗原受体 T 细胞)疗法如同精准制导的生物导弹,在血液肿瘤治疗中展现出惊人潜力。然而,这项被誉为 "活的药物" 的疗法却面临着生产瓶颈:复杂的手工操作流程、有限的自动化设备以及对专业技术人员的依赖,导致其难以大规模普及。想象一下,在封闭的生物反应器中,T 细胞如同微小的工厂,如何实时监控它们的活化与增殖状态?传统的标记技术需要引入外源性物质,可能干扰细胞功能,而紫外(UV)激光虽能激发细胞自发荧光,却存在基因毒性风险,这就像用一把双刃剑去测量细胞的 "健康脉搏",显然并非理想之选。

在这样的背景下,来自相关研究机构的科研团队瞄准了细胞代谢的 "信号灯"—— 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(还原型,NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。这两种参与糖酵解和氧化磷酸化(OXPHOS)的内源性分子,在受到特定波长激发时会发出自发荧光,如同细胞代谢状态的 "天然指示剂"。研究团队发表于《Cytotherapy》的这项研究,正是希望通过无标记技术,利用 405nm 可见光替代有害的紫外光,实现对 CAR-T 细胞生产过程的实时监测。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:

  1. 流式细胞术:配备 405nm 紫光激光的流式细胞仪,用于检测 T 细胞中 NADH 和 FAD 的自发荧光强度(MFI)。
  2. 细胞培养与激活:使用 G-Rex 生物反应器培养 CAR-T 细胞,通过检测细胞活化标记物 CD25、细胞外乳酸水平及细胞增殖速率,关联自发荧光信号变化。
  3. 数据相关性分析:建立 FAD 荧光强度变化率与细胞增殖速率的数学关系模型,确定生产终点的潜在指标。

NADH 和 FAD 自发荧光可被 405nm 激光流式细胞仪检测


传统紫外激光流式细胞仪虽能测量免疫细胞的自发荧光,但紫外光的基因毒性限制了其在 CAR-T 生产中的应用。研究发现,405nm 紫光激光同样能有效激发 NADH 和 FAD 的自发荧光,且避免了紫外光的潜在危害。这一替代方案为封闭系统中的实时监测打开了新窗口。

自发荧光强度与 T 细胞活化状态显著相关


在 T 细胞活化后的前三天,研究人员观察到 NADH 和 FAD 的自发荧光强度显著升高,且与 T 细胞活化标记物 CD25 的上调、培养上清中乳酸水平的增加呈正相关。这表明,这两种分子的荧光信号可作为无标记生物标志物,实时反映细胞的活化程度 —— 就像通过监测工厂的用电量来判断生产线的繁忙程度。

FAD 荧光变化率可预测 CAR-T 细胞生产终点


通过 G-Rex 生物反应器的动态培养实验,研究团队发现 FAD 平均荧光强度(MFI)的变化速率与 T 细胞增殖速率之间存在明确关联。当 FAD 荧光变化率达到最小转折点时,恰好对应细胞增殖的关键节点,这一发现为确定 CAR-T 细胞的最佳收获时间提供了客观依据,如同为细胞生产过程安装了精准的 "计时器"。

可见光激发技术的安全性与应用潜力


相较于紫外光和双光子显微镜技术,405nm 可见光不仅避免了基因毒性,还突破了成像深度和细胞数量的限制,更适合动态悬浮培养的 CAR-T 细胞监测。这一技术有望整合到现有的封闭自动化系统中,实现生产过程的实时、无干扰监控。

这项研究为 CAR-T 细胞疗法的工业化生产提供了关键的技术突破:无标记的自发荧光监测技术,尤其是 FAD 作为生物标志物的应用,不仅解决了传统方法的安全性和操作复杂性问题,更有望推动 CAR-T 生产向全自动化、实时监控的方向迈进。想象未来的细胞生产车间,无需频繁的人工取样,通过内置的光学传感器即可实时追踪细胞状态,这将大幅提升生产效率,降低人为误差,让更多癌症患者能够及时受益于这种革命性疗法。正如研究结论所述,405nm 可见光激发的自发荧光技术,正为 CAR-T 细胞治疗的规模化应用铺就一条精准、安全的新路径。

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