这些小型免疫系统复制品被称为人类免疫类器官，复制了免疫细胞学习识别和对抗有害入侵者，以及响应疫苗的实际环境。它们不仅是研究和分析癌症中免疫行为的有效工具，还预计能够加速疫苗的创造，提高对患者对治疗反应的预测，甚至加快临床试验的进程。
为了深入了解为什么某些癌症患者在抵抗感染方面面临挑战，乔治亚理工学院的研究人员开发了微型的实验室培养的人类免疫系统模型。
这些小规模模型被称为人类免疫类器官，重现了免疫细胞训练识别和消除有害威胁以及响应疫苗接种努力的真实环境。它们的创新设计不仅有助于研究癌症中的免疫功能，还预计能够加快疫苗开发，提高患者治疗反应的预测，并增强临床试验的速度。
乔治亚理工学院机械工程乔治·W·伍德拉夫学院的卡尔·林家庭教授、华莱士·H·考尔特生物医学工程系的教授安库尔·辛格指出：“我们的合成水凝胶创造了一个突破性的环境，使人类免疫类器官能够更准确和可持续地从基础上建模抗体生产。”
他补充道：“我们现在可以在合成胶中重建和维持复杂的免疫活动，利用血液，同时有效监测B细胞反应。这标志着理解和解决癌症治疗后淋巴瘤患者免疫缺陷的重大转变，也可能适用于其他疾病。”
在辛格的带领下，团队开发了模仿人类扁桃体和淋巴结的实验室制造的免疫系统，从而能够更精准地研究免疫反应。他们的研究发表在《自然材料》上，标志着朝向与人类免疫学密切相关的体外模型的努力。该项目包括来自埃默里大学、亚特兰大儿童医院和范德比尔特大学的合作伙伴。
创建紧凑的免疫系统模型
研究人员旨在解决生物医学科学中的一个紧迫问题：动物模型发现转化为有效临床应用的成功率低，特别是与免疫、感染和疫苗反应相关。
生物工程博士生、研究的主要作者钟哲表示：“虽然动物模型在各个研究领域都有价值，但它们常常无法准确反映人类免疫生物学，以及疾病机制和治疗反应。”她说：“为了解决这个问题，我们设计了一种新模型，真正反映了人类免疫生物学在分子、细胞、组织和系统层面的独特复杂性。”
研究人员利用合成水凝胶重建了一种环境，使来自人类血液和扁桃体的B细胞可以生长并产生抗体。当来自健康个体或淋巴瘤患者的免疫细胞置于这些类似胶状的环境中时，这些类器官促进了更持久的细胞活动，使得抗体生产和适应等过程得以发生，就像在人体内一样。这有助于预测个体对感染的反应。
这些模型还允许研究人员在不同情况下操纵和评估免疫反应。团队发现，并非所有组织来源的表现都是相同的，注意到扁桃体细胞在 longevity 上面临挑战。他们建立了一个专门的系统，以观察健康免疫细胞对刺激的反应，这些刺激有助于抵御感染，而这种反应并未引起来自淋巴瘤幸存者的细胞（这些人在免疫治疗后似乎恢复）的相同反应。
通过采用整合了新型免疫器官芯片技术的类器官，团队确定接受特定免疫治疗的淋巴瘤幸存者的免疫细胞未能形成典型的“区域”，正如它们在强健的免疫反应中通常会那样。这种缺乏结构组织可能解释了一些癌症幸存者面临的免疫相关困难，正如近期临床数据所强调的。
一项革命性技术
这项研究主要为从事传染病、癌症研究、免疫学，以及致力于改善患者预后的医疗保健专业人员提供服务。通过对这些微型免疫系统的研究，他们可以发现当前治疗可能不足的原因，并探索增强免疫保护的创新策略。
埃默里大学温希普癌症研究所血液学和肿瘤学副教授、研究的合著者简·科夫博士解释道：“接受CD20靶向治疗的淋巴瘤患者通常在治疗后会经历感染易感性增加，这种情况可能会持续多年。理解这些抗体反应的长期影响可能对改善淋巴瘤幸存者的安全性和生活质量至关重要。”
科夫补充道：“这项技术提供了更深刻的生物学见解和一种新方法，可以随时间跟踪免疫缺陷的恢复。它使临床医生可以更好地识别那些可以通过特定干预措施减少感染风险获益的患者。”
这项研究的另一个重要和令人期待的方面是其可扩展性：单个研究人员可以在一次会话中生产数百个类器官。该模型解决不同群体——健康患者和免疫抑制患者的能力大大增强了其在疫苗和治疗测试中的适用性。
据乔治亚理工学院免疫工程中心主任辛格表示，研究团队已经在扩展他们的研究，包括开发细胞治疗和一个用于解决与衰老相关的问题的老年免疫系统模型。
辛格阐述道：“最终，这项工作主要影响癌症患者和幸存者，他们常常面临免疫反应弱化，可能无法有效响应像疫苗这样的常规治疗。这一突破可能为增强免疫防御开辟创新方法，从而帮助脆弱的患者实现更好的健康和更完全的恢复。”
这项研究最初得到了惠康跃进希望计划的支持，随后获得了进一步的资金支持，包括最近获得的750万美元来自国家过敏和传染病研究所的资助。
