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作者及发表信息

本研究由Zongjie Wang（西北大学生物医学工程系）、Sharif Ahmed（同单位）等来自Northwestern University、University Health Network（加拿大多伦多）等14个机构的联合团队完成，通讯作者为Shana O. Kelley。论文发表于Nature Biomedical Engineering（2023年9月，卷7，页1188–1203），标题为《通过微流控免疫磁分选从外周血中分离肿瘤反应性淋巴细胞》（*Isolation of tumour-reactive lymphocytes from peripheral blood via microfluidic immunomagnetic cell sorting*），DOI: 10.1038/s41551-023-01023-3。

学术背景

研究领域：本研究属于肿瘤免疫治疗领域，聚焦于过继性细胞疗法（Adoptive Cell Therapy, ACT）的改进。
科学问题：当前基于肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的ACT需依赖手术获取新鲜肿瘤组织，但许多患者（如不可切除肿瘤或转移复发者）无法满足此条件。此外，TIL疗法在非黑色素瘤中的完全缓解率（CR）较低（<20%）。
研究目标：开发一种非侵入性方法，从外周血中高效分离循环肿瘤反应性淋巴细胞（circulating tumour-reactive lymphocytes, cTRLs），并验证其治疗潜力。

研究流程与方法

1. cTRLs的存在验证与表型分析

• 动物模型：使用表达卵清蛋白（OVA）或流感血凝素（HA）表位的B16F10（黑色素瘤）、CT26（结肠癌）等小鼠模型，通过流式细胞术检测外周血中cTRLs（占比仅0.05–0.45%）。
  
• 迁移实验：将CD45.2+小鼠的OVA+肿瘤移植至CD45.1+宿主，发现cTRLs可迁移至远端肿瘤（抗原依赖性），且80%以上表达CD103（整合素标志物）。
  

2. 微流控分选技术开发

• 技术难点：传统流式分选（FACS）对稀有细胞（<0.2%）回收率低（损失50–70%）。
  
• 解决方案：开发微流控免疫磁分选系统（图2a），通过抗原-MHC多聚体标记cTRLs，结合磁性纳米颗粒实现高纯度（75–84%）和高回收率（较FACS提升10倍）。
  
• 关键创新：
  
  • 多捕获区设计：根据磁化强度空间分离细胞（补充图4-5）。
    
  • CD103作为替代标志物：RNA测序显示cTRLs高表达CD103（ITGAE基因）和ZFP683（组织驻留记忆T细胞标志），且CD8+CD103+群体中30%为肿瘤反应性（富集50倍）。
    

3. cTRLs的扩增与治疗验证

• 快速扩增协议（REP）：使用辐照后的 feeder细胞（CD45.1+）共培养，实现2,000倍扩增（补充图10-11）。
  
• 体内疗效：
  
  • 皮下肿瘤模型：cTRLs与TILs疗效相当（延长生存期40–50%），且联合PD-1抑制剂后CR率提升至80%（图4a-b, 5a）。
    
  • 转移模型：尾静脉注射4T1-luc2细胞后，cTRLs治疗组肺转移减少60%（扩展数据图5）。
    

4. 人类样本验证

• 患者队列：16例（结肠癌、间皮瘤等）外周血样本中，CD8+CD103+ cTRLs经微流控分选后，与自体肿瘤细胞共培养显示：
  
  • IFN-γ分泌：CD103+群体分泌量显著高于CD103−（51% vs 8.4%）（图6c）。
    
  • 克隆重叠性：cTRLs覆盖TILs中35–60%的Top 50 TCR克隆（图7d-e）。
    

主要结果与逻辑链条

1. cTRLs的存在与迁移：通过小鼠模型证实cTRLs可循环并归巢至肿瘤（图1b），且CD103是其关键表型标志。
   
2. 分选技术优化：微流控分选解决了稀有细胞回收难题，CD103替代MHC多聚体简化了临床转化流程。
   
3. 治疗潜力：扩增后的cTRLs具有与TILs相当的细胞毒性，且联合免疫检查点阻断（ICB）可协同激活内源性免疫（图5b-c）。
   

结论与价值

科学意义：
- 首次系统性证明外周血cTRLs可作为TILs的非侵入性替代来源，突破了ACT的肿瘤取材限制。
- 揭示了CD103在cTRLs中的核心作用，为多癌种通用型ACT开发提供新靶点。

应用价值：
- 临床转化潜力：微流控分选技术可规模化，且无需肿瘤活检，尤其适合晚期或转移患者。
- 联合治疗策略：cTRLs与ICB的协同效应为提升实体瘤CR率提供了新方案。

研究亮点

1. 技术创新：微流控分选系统实现了稀有细胞的高效捕获，解决了传统技术的低回收率瓶颈。
   
2. 标志物发现：CD103作为cTRLs的通用标志物，避免了患者特异性MHC多聚体的需求。
   
3. 跨物种验证：从小鼠模型到人类样本的完整证据链，强化了结论的普适性。
   

其他重要发现

• 免疫记忆形成：治愈小鼠对肿瘤再攻击表现出长期保护（图5d），提示cTRLs可诱导持久免疫。
  
• 生物信息学支持：TIMER和TIDE算法显示CD103+免疫细胞与患者良好预后相关（补充图18-19）。
  

（报告总字数：约1,500字）