基于细胞的免疫疗法正在彻底改变医学;Axion生物系统公司首席技术官兼联合创始人吉姆·罗斯博士报告说，尽管它们相对较新，但它们已准备好颠覆生物医学行业
研究人员正在迅速开发新的细胞疗法，并努力发现新的药物靶点，这两者都推动了该市场的快速增长。
然而，科学家们需要更先进的分析方法来了解参与这些疗法的活细胞是如何实时发挥作用的。基于阻抗的细胞分析是一种成熟的技术，用于监测培养中细胞的存在、形态和行为。
这种方法允许科学家在没有标签或染料的情况下，在培养皿中实时无创地测量CAR-T细胞和其他基于细胞的免疫疗法的肿瘤杀伤活性。这种精确、持续的监测为研究世界上一些最具挑战性的疾病打开了新方法的大门。
胶质母细胞瘤(GBM)，也被称为IV级星形细胞瘤，是一种快速生长和侵略性的脑肿瘤，是一种特别具有挑战性的癌症形式。
根据美国神经外科医生协会的数据，GBMs是最常见的恶性脑肿瘤和其他中枢神经系统肿瘤，占所有病例的47.7%。1
吉姆·罗斯博士
GBM没有有效的治疗方法，预后仅为12-15个月。由于肿瘤在大脑中的定位、对常规治疗的固有抗性、恶性细胞迁移到邻近脑组织以及针对胶质瘤的治疗所产生的神经毒性，GBMs呈现出独特的治疗挑战。因此，患者迫切需要新的治疗方法，可以改善临床结果。
癌症免疫疗法利用免疫系统固有的力量来对抗癌症。其中一种疗法是嵌合抗原受体(CAR)-T细胞疗法，这是一种靶向免疫疗法，涉及修饰T细胞以靶向肿瘤细胞表面表达的特定抗原。
CAR-T细胞疗法在治疗淋巴瘤和白血病方面取得了巨大成功;然而，针对GBM的类似成功尚未取得。但现在，新的CAR-T细胞正在开发中，以更好地靶向GBM。
研究人员需要能够安全准确地模拟CAR-T细胞对人体组织和肿瘤的活性的工具。最近的研究结果证明了使用体外阻抗检测来评估CAR-T细胞对胶质母细胞瘤的治疗效力的价值。
虽然CAR-T细胞治疗功能的体内评估可能是复杂和难以安全完成的，但生物电子细胞阻抗试验等体外试验为CAR-T细胞的靶向效力提供了有用的、适用的见解。
体外阻抗试验是一个强大的工具，可以加速研究治疗细胞的功效和鉴定所需的质量属性。
生物电子分析提供了一种敏感的、无标记的、非破坏性的方法来持续监测癌细胞增殖和免疫介导的细胞毒性。
利用嵌入井中的电极产生的小电流，电流从一个电极流向另一个电极的阻力决定了电池-电极界面的阻抗(图1)。当电池存在并附着在基底上时，它们会阻塞这些电流，并被检测到阻抗的增加。
图1:当电流在电极之间通过时，电池的存在阻碍了电流的流动
阻抗对细胞行为的许多方面都很敏感:附着、扩散、形状、细胞-细胞连接(紧密连接)和死亡。即使是微小的瞬时变化，如肿胀或信号都可以通过阻抗检测到。
由于阻抗是非侵入性和无标签的，这些变化的动态可以实时监测几分钟，几小时甚至几天，而不会影响活的生物样本。
科学家可以减少对费力的终点分析的依赖，如铬释放测试或各种比色分析，这些分析在单个时间点量化细胞毒性，并要求染料和标签具有自己的优化或安全协议。生物电子分析可以在没有专门培训的情况下进行，只使用基本的细胞培养技术。
例如，Axion生物系统公司的96孔CytoView-Z板在每个孔的培养表面都嵌入了电极(图2)，因此科学家只需要在板中培养目标癌细胞，并将其加载到Maestro Z生物电子检测系统中。
环境室自动平衡到所需的条件和系统自动监测目标细胞附着和增殖。
图2:在CytoView-Z 96孔板的每个孔中嵌入互指电极
加入T细胞后，可以实时追踪T细胞介导的靶细胞杀伤情况。这种简化的过程提供了一种评估CAR-T效力的有力手段。
这项技术已经证明了它的实用性:佐治亚大学再生医学副教授Lohitash Karumbaiah博士使用无标签阻抗测量来评估人类CAR-T细胞对抗胶质母细胞瘤干细胞(GSCs)的效力。2
Karumbaiah和他的团队评估了患者来源的GSCs中几种流行的CAR-T靶点的表达水平，确定GD2明显高于其他许多靶点。
在镀上GSCs后，研究人员使用Maestro Z系统持续监测细胞附着和增殖时的阻抗。50小时后，按不同效应:靶细胞比例添加CAR-T细胞或未靶向的naive活化T细胞。
Karumbaiah和他的团队观察到，在GSC培养中加入gd2靶向CAR-T细胞和naive T细胞都导致了明显的细胞死亡，与所有比例的未处理对照相比，细胞阻抗逐渐降低。这一结果与免疫细胞介导的胶质母细胞瘤干细胞裂解一致。
尽管未处理的GSC孔阻抗随着癌细胞的增殖而持续增加，但两种效应细胞均以各种比例诱导细胞死亡。Karumbaiah和他的团队能够通过实时跟踪细胞溶解百分比来观察免疫细胞介导的细胞毒性。
他们发现，与naive T细胞相比，gd2靶向CAR-T细胞在7天内表现出明显更高的细胞溶解性，不同的效应靶比导致不同的细胞毒反应动力学，这些都可以通过生物电子测定准确跟踪和测量。
总的来说，基于阻抗的细胞毒性试验为检查t细胞和癌细胞的相互作用提供了许多优势，以支持CAR-T细胞研究的进展。
研究人员发现，在一种提供无标签和实时监测的方法中，对各种效应物:靶细胞比例具有高灵敏度。此外，生物电子检测系统使科学家能够精确地控制环境条件，以进行具有转化影响的生理相关和可重复的实验。
使用这些实验产生的数据展示了阻抗技术和生物电子分析如何为基于细胞的CAR-T细胞靶向和实体肿瘤疗效的分析提供信息。
通过帮助科学家在药物发现方面取得新的突破，这项技术有可能彻底改变生物医学研究的未来。
参考文献
