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解决方案 | 肿瘤细胞免疫疗法之芯片技术新进展
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科学技术的发展使我国的医疗水平有了显著提高,癌症治疗有了化疗、放疗,但是化疗技术有限,不一定能持久缓解和根治,免疫疗法应运而生。这种免疫疗法是以细胞为基础的免疫疗法,利用患者自身的免疫细胞,可以更好地抵抗癌症。其中最有前景的是表面嵌合抗原受体细胞(简称CAR),这种细胞能够克服诸如CAR-T细胞治疗法过程所需的费用等挑战,并且发现芯片技术有潜力使CAR-T细胞治疗法克服这些困难并应用于癌症治疗。

细胞学治疗过程CAR-T细胞治疗法利用患者自身的免疫系统。所以治疗过程的第一步是抽取患者的血液(通常在医院内进行抽血),从血液中筛选出白细胞,然后从中提取T细胞。接下来是把分离出来的T细胞从采集点运送到制备中心。然后,这些改良的T细胞在生物反应器中被培养,并扩增至数亿个细胞。最终,这些经过改造的细胞被重新注入患者体内,它们能在患者体内进一步繁殖并杀死癌细胞。

纳电子技术如何促进细胞治疗过程的创新,必须克服CAR-T细胞治疗过程的复杂性、周期时间和成本这一重大挑战,使这种革命性的癌症新疗法能够在临床上实施。芯片技术有助于实现这一目标。利用自己的半导体工艺知识和基础设施,Imec在一次性生物芯片硅片和微流体技术方面做出了重大创新,开发出芯片功能工具箱,覆盖了细胞分选、单细胞电穿孔、集成生物传感器和酶法测定,这对于应对CAR-T疗法挑战至关重要。

目前,Imec正在开发一种无透镜的成像细胞仪技术,这种技术可以集成在微流体通道的顶部,使流动细胞能够在微流体通道内成像,或将进入生物反应器壁的细胞成像。这个无透镜的全息成像系统使用LED或激光光源以及CMOS成像仪来捕获小物体上的光。被捕获的衍射图(称为全息图)类似于物体落在水面上所形成的波纹图。需要利用自定义软件算法将全息图重构成与正在成像的物体类似的聚焦图像。

以光子学为基础的免疫测定技术是Imec研发的替代方案。光子学技术广为人知的应用领域之一是用于玻璃纤维内,这是一种更高效的数据传输途径。而光子波导和其它器件在生命科学领域仍有应用前景。为此,imec与参与欧洲PIX4life项目的合作伙伴一起,对可见光下的氮化硅光子进行了试产,同时还建立了一套荧光免疫测定法和酶比色测定法,用来在线监测生物反应器中用于CAR-T细胞扩增的相关细胞因子。

使用微流体和以芯片为主的方法,利用芯片为主的工作流程来节约时间和拯救生命,预计将大大缩短周期(从T细胞筛选到融合的时间),原因如下:

(1)所有工艺步骤(筛选、电穿孔)准确执行,因此从同等血量中获得的CAR T细胞比例更高,此外,消除目前临床试验在疗效和毒性方面存在的差异。

(2)通过利用微流体,可使工艺流程更快速(例如利用微流体的细胞重编比传统的重编方法快50倍)。

(3)芯片处理可以实现更高程度的平行化,使工艺速度大幅提升。在细胞治疗领域,芯片技术和制药技术的独特合作能够带来创新成果。

由此看来,芯片技术在细胞治疗领域的应用确实是一个不错的手段。能够显著降低CAR-T细胞疗法流程的复杂度、时间周期和成本。并且能够提高癌症的治愈水平。利用微流体和芯片技术,实现了以芯片为主的工作流程,节约了时间和拯救生命,也有望大大缩短周期。

文章来源:《浅析芯片技术在细胞治疗领域的作用》

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