在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校的研究人员首次证实他们开发出的一种技术诱导多能干细胞—它们能够产生体内的每种细胞类型，并且可在实验室里无限制地生长—产生能够杀死肿瘤细胞的成熟T细胞。这种技术使用一种称为人工胸腺类器官（thymic organoids）的三维结构。这种人工胸腺类器官通过模拟胸腺环境发挥作用。在胸腺中，T细胞是由造血干细胞产生的。相关研究结果于2019年1月17日在线发表在Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Organoid-Induced Differentiation of Conventional T Cells from Human Pluripotent Stem Cells”。论文通讯作者为加州大学旧金山分校的Gay Crooks博士。
在人工胸腺类器官中，人胚胎干细胞产生T细胞（红色轮廓），图片来自UCLA Broad Stem Cell Research Center/Cell Stem Cell。
T细胞是抵抗感染的免疫系统细胞，但也有消除癌细胞的潜力。通过使用加州大学旧金山分校开发出的这种技术让自我更新的多能干细胞产生T细胞的能力可能导致人们开发出新的癌症免疫疗法，并可能促进人们进一步研究针对HIV等病毒感染和自身免疫疾病的T细胞疗法。这种技术最有希望的一个方面是它可以与基因编辑方法相结合，以便创造出几乎无限制的T细胞供应用于大量患者体内而无需使用患者自己的T细胞。
包括CAR-T细胞疗法在内的T细胞疗法已显示出治疗某些癌症的巨大希望。当前的T细胞疗法涉及从患者体内收集T细胞，随后对它们进行基因改造，让它们表达一种有助于它们识别和破坏癌细胞的受体，最后将它们灌注回患者体内。但是经过基因改造的T细胞并不总是很好地发挥作用，而且治疗费用昂贵，这是因为它是针对每位患者量身定制的，而且一些癌症患者没有足够的T细胞来接受这种治疗。
因此，一种产生T细胞但不依赖于从患者身体采集它们的技术是让T细胞疗法更容易获得、更实惠和更有效的一个重要的步骤。
Crooks说，“令人兴奋的是，我们从多能干细胞开始研究。我对这项技术未来的希望是我们能够将它与基因编辑工具结合起来，以便开发出更容易让患者获得的‘现成’T细胞疗法。”
还有一些科学家在他们试图利用将多能干细胞与一层支持细胞联合使用产生T细胞的过程中仅取得了部分成功。但在之前的研究中产生的T细胞尚未成熟，因而无法变成功能齐全的T细胞。
Crooks和她的团队之前已证实人工胸腺类器官的三维结构允许成体造血干细胞产生成熟的T细胞，并猜测这些结构也会促进多能干细胞产生成熟的T细胞。她说，“人工胸腺类器官的三维结构似乎提供了成熟T细胞正常发育所需的合适的支持性信号和环境。”
这项新的研究证实人工胸腺类器官能够让目前用于研究的两种多能性干细胞高效地产生成熟的T细胞。这两种多能干细胞是胚胎干细胞，来自于捐赠的胚胎；诱导性多能干细胞，是通过让成体皮肤细胞或血细胞经过重编程后返回到一种胚胎样状态而产生的。
这些研究人员还证实他们能够对多能干细胞进行基因改造，让它们表达一种靶向癌症的T细胞受体，并且利用人工胸腺类器官，让它们产生能够在小鼠体内靶向和杀死肿瘤细胞的T细胞。
论文共同第一作者、Crooks实验室研究员Amélie Montel-Hagen说，“一旦我们构建出在基因编辑后能够在人工胸腺类器官中产生肿瘤特异性T细胞的多能干细胞系，那么我们就能够无限制地让这些多能干细胞系增殖。”拥有能够抵抗各种类型肿瘤的无限供应的T细胞将是癌症治疗的一个重大转折点。
这些研究人员面临的另一个挑战是利用人工胸腺类器官产生的T细胞在它们的表面上具有与每名患者不匹配的额外分子。Montel-Hagen说，这些额外的分子可能导致患者身体对移植细胞产生免疫排斥。
论文共同第一作者、加州大学洛杉矶分校研究员Christopher Seet博士说，“我们的下一步将是产生携带着抵抗癌症但不会排斥移植细胞的受体的T细胞，这将是开发通用T细胞疗法的重要一步。”
参考资料：
Amélie Montel-Hagen et al, Organoid-Induced Differentiation of Conventional T Cells from Human Pluripotent Stem Cells, Cell Stem Cell (2019). DOI: 10.1016/j.stem.2018.12.011.
（责任编辑：sgx）
