石墨烯氧化物在癌症免疫疗法中的应用创新！

【研究背景】

近年来，CAR（嵌合抗原受体）工程化T细胞因其在癌症免疫疗法中的应用受到广泛关注。T细胞的有效扩展与CAR基因的高效转移依赖于T细胞的激活和增殖。然而，传统的T细胞扩展方法多依赖于固定的表面或刚性微珠，难以充分模拟生理条件下的免疫突触，从而影响T细胞的功能和产量。因此，如何改善T细胞的激活和增殖过程成为了研究中的一个重要挑战。

近日，来自美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系黄昱教授、Lili Yang研究团队携手在此领域取得了新进展。他们开发了一种基于氧化石墨烯（GO）的抗原呈递平台（GO-APP），该平台设计灵活、制造稳健且应用多样。通过将抗-CD3和抗-CD28抗体锚定在GO-APP上（即GO-APP3/28），该团队实现了对T细胞的有效刺激与增殖。与传统的固定表面材料相比，GO-APP3/28通过在细胞尺寸范围内提供良好的表面接触，更好地模拟了免疫突触，从而显著提高了T细胞的增殖能力，并保持了其强效的效应功能。此外，该平台还提高了CAR基因工程的效率，使CAR T细胞的产量比标准方法增加了五倍以上。

研究还表明，GO-APP3/28能够有效刺激T细胞产生内源性白介素-2（IL-2），克服了当前技术对外源性IL-2补充的依赖。这不仅促使了优异的T细胞扩增，还赋予了T细胞多功能的效应型表型，进而提高了其在体内外的肿瘤杀伤能力。

【表征解读】

本文通过多种表征手段深入探讨了GO-APP的特性及其在T细胞扩展和CAR T细胞制造中的应用。首先，利用透射电子显微镜（TEM）对GO-APP3/28进行了观察，确认了其表面修饰的抗体（αCD3和αCD28）均匀分布，从而揭示了该平台能够有效模拟生物免疫突触的能力。此外，低真空扫描电子显微镜（SEM）图像显示，GO-APP与T细胞之间形成了良好的接触，有助于T细胞的激活和增殖。

针对GO-APP在T细胞激活中的作用，本文通过原子力显微镜（AFM）研究了GO-APP的表面形态，获得了GO-APP在纳米尺度上的高度和粗糙度信息。这些数据表明，GO的柔性和高比表面积为抗体的结合提供了更多的位点，从而促进了T细胞的有效激活。结合这些微观机理的表征，本文进一步探讨了GO-APP如何通过刺激自分泌白细胞介素-2（IL-2）来增强T细胞的功能。

在此基础上，结合了NOD/SCID/IL-2Rγ−/−小鼠模型进行体内实验，进一步验证了GO-APP3/28在CAR T细胞治疗中的有效性。通过流式细胞术分析，检测到经过GO-APP3/28处理的T细胞在增殖速度和效应功能上均显著优于传统方法。这一发现不仅揭示了GO-APP在T细胞制造中的优势，也为CAR T细胞的临床应用提供了新的思路。

总之，经过上述多种表征手段的深入分析，本文揭示了GO-APP在模拟免疫突触中的独特优势，并通过优化其设计制备出了一种新型抗原呈递平台。这一新材料的成功制备，不仅推动了T细胞免疫治疗的进步，还为未来的癌症治疗提供了新的技术路径和理论依据。

【图文速递】

图1：用于展示αCD3和αCD28的细胞尺寸GO-APP的设计与表征（GO-APP3/28）。

图2：GO-APP3/28在T细胞培养和CAR T细胞制造中的应用。

图3：GO-APP3/28在癌症CAR T细胞疗法中的应用。

图4：GO-APP3/28刺激的T细胞激活机制研究。

【结论展望】

本文展示了基于石墨烯氧化物（GO）的抗原呈递平台（GO-APP）的创新设计与应用。首先，该平台通过在细胞尺寸范围内模拟免疫突触，显著提高了T细胞的扩增能力和效能。这表明在细胞治疗中，设计灵活且结构先进的抗原呈递工具对于增强T细胞功能至关重要。其次，GO-APP不仅克服了传统方法对外源性白细胞介素-2（IL-2）的依赖，促进了自体IL-2的产生，表明该平台在培养T细胞产品时具有更高的自主性和可持续性。此外，GO-APP在CAR基因工程中的高效性为未来癌症免疫疗法提供了新的可能性，提示我们在设计新型生物材料时，考虑其与细胞相互作用的机制可以实现更优的治疗效果。最后，研究指出了在最终细胞产品分离中的潜在挑战及解决方案，强调了生物相容性的重要性。整体来看，该研究为细胞免疫治疗领域提供了新的思路，推动了基于材料科学的生物医学研究向更高水平发展。

文献信息：Zhu, E., Yu, J., Li, YR. et al. Biomimetic cell stimulation with a graphene oxide antigen-presenting platform for developing T cell-based therapies. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01781-4