变形免疫细胞为癌症免疫治疗提供了新见解

巨噬细胞是一种白细胞，可以消灭入侵的病原体，具有浸润肿瘤细胞的先天能力，使其成为使用移植细胞对抗疾病的潜在重要工具，即细胞疗法。在实验室中，巨噬细胞在治疗癌症方面显示出很大的希望，但到目前为止，临床试验却令人失望，生物学家正在试图找出原因。

但如果这不是生物学问题呢?

在最近的一篇论文中， 哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员从工程角度探讨了巨噬细胞在临床试验中的失败。

由 SEAS Hiller生物工程教授和Hansjorg Wyss生物启发工程教授Samir Mitragotri领导的研究小组首先研究了可能阻止巨噬细胞到达目标的物理障碍。

通过将显微镜与机器学习相结合，研究小组发现巨噬细胞的特定表型比其他巨噬细胞更容易到达肿瘤，而且它并不是研究人员在临床癌症治疗中常用的那种。

该研究发表在 《应用物理评论》上。

Mitragotri 说：“我们的工程方法让我们质疑细胞疗法中巨噬细胞的不良治疗效果是否部分源于它们无法首先进入肿瘤。” “事实上，我们的结果表明不同的表型表现出不同的肿瘤渗透力。这为先前报道的巨噬细胞疗法的不良临床结果提供了一个有趣的基于物理学的假设，并为经典的基于生物学的范式提供了反驳和补充的假设。”

巨噬细胞有多种类型，简化为M0、M1和M2。在这三种巨噬细胞中，M1 巨噬细胞具有最好的抗肿瘤能力，因此在细胞治疗中应用最多。但他们在临床试验中取得了令人失望的结果。

Mitragotri 和他的团队研究了三种不同表型中的每一种如何穿过复杂的水凝胶并进入培养皿中的肿瘤。

SEAS 博士后研究员、该论文的第一作者 Kolade Adebowale 表示：“我们主要是想测量这些不同巨噬细胞的运输机制和 GPS 在复杂环境中的工作情况。” “我们发现 M1 表型(抗肿瘤微噬细胞)似乎很难找到它们的目标，就像它们的 GPS 不起作用一样。但 M0 表型似乎有一个非常好的图谱。”

最大的问题是为什么。

众所周知，巨噬细胞以各种形状存在，并且某些表型非常擅长改变其形状。阿德博瓦尔和团队发现变形能力和运输效率之间存在相关性，这意味着巨噬细胞变形能力越好，它们到达肿瘤的能力就越强。

事实证明，在变形方面，M1 巨噬细胞是这三种巨噬细胞中最差的。

Adebowal 说：“我们的研究表明，与 M0 巨噬细胞相比，M1 巨噬细胞的运输减少与它们进行形状转变的能力降低有关。” “我们希望这些发现为巨噬细胞迁移和巨噬细胞治疗的生物物理学提供新的线索。”

哈佛医学院助理教授、布莱根妇女医院乳腺肿瘤学首席研究员 Jennifer Guerriero 表示： “利用巨噬细胞介导人类肿瘤中的抗肿瘤免疫反应具有巨大潜力，并且正在进行用巨噬细胞治疗患者的临床试验。”该研究的计划和合著者。“我们在这项研究中了解到，令人惊讶的是，类似于 M0 表型的巨噬细胞能够最有效地到达目标。这些数据将对临床试验产生直接影响，可能会改变下一代巨噬细胞介导的疗法。”

该研究得到了国家科学基金会的支持，奖励号为 2138064。