PEG，聚乙二醇，是一种多功能的生物相容性聚合物，广泛应用于生物医学和制药领域。频登各大子刊！
《Nature Biomedical Engineering》：聚乙二醇（PEG）让细菌实现口服！
PEG水凝胶，是一种在生物医学领域尤其是组织工程和再生医学中广泛应用的生物材料。PEG水凝胶的机械性能可以通过调整其聚合物浓度、交联密度或分子结构来进行精确控制，以模拟不同组织的力学特性。由于其多孔结构，PEG水凝胶支持细胞迁移和营养物质的传输，为细胞生长和组织再生提供了有利的环境。此外，PEG水凝胶的化学功能性允许通过化学修饰引入特定的功能基团，比如肽序列或蛋白质，以增强细胞粘附、增殖和分化。
乔治亚理工学院Ankur Singh研究团队通过PEG水凝胶构建的类器官能够在体外模拟淋巴组织环境，用于研究B细胞反应。它用于模拟淋巴组织环境并支持人类B细胞在生发中心的形成和反应，并且能够复制淋巴组织的关键生物物理和生物化学特性，为B细胞的分化和抗体产生提供了一个适宜的三维环境。
1.主要内容
图1 基于PEG-4MAL水凝胶的人造淋巴结样结构
PEG水凝胶成功地复制了自然淋巴组织中的生物物理特性，如硬度，对于B细胞的功能和反应具有重要影响。结果显示，通过调整水凝胶的成分，研究人员能够创造出与新鲜分离的扁桃体组织相似的力学特性，这对于维持B细胞的生存和促进其分化至关重要。在这些模拟环境中，B细胞能够形成类似生发中心的结构，并且能够展现出与自然淋巴组织中相似的B细胞编程，包括GC的形成、体细胞高频突变、免疫球蛋白类别转换以及B细胞克隆的产生。
图2 PEG-4MAL水凝胶基的人造淋巴结样结构在模拟B细胞反应中的作用
通过使用TLR7/8激动剂R848与H1N1疫苗联合应用，可以显著增强B细胞的反应，包括增加GC B细胞和ASCs的数量。结果表明，与单独的H1N1疫苗相比，R848的加入促进了更高水平的抗体产生和B细胞成熟。PBMC衍生的器官样结构在模拟B细胞反应方面比扁桃体衍生的器官样结构更为有效，显示出更强的抗原特异性反应和更长的持续性。
图3 人类淋巴器官样结构中B细胞反应
研究发现H1N1疫苗和R848的组合能够诱导B细胞发生类别转换，特别是向IgG1的转换，并在B细胞中增加了体细胞高频突变（SHM），这是抗体亲和力成熟的关键过程。此外，上图还揭示了B细胞在器官样结构中形成了明显的生发中心样结构，包括暗区和光区的B细胞，这与体内生发中心的组织结构相似。这些结果表明，人造淋巴器官样结构不仅能够支持B细胞的长期存活和分化，还能够模拟复杂的免疫反应。
图4 通过抑制EZH2和BCL6增加抗体分泌细胞（ASCs）和浆细胞的数量
与未处理的对照组相比，使用EZH2和BCL6抑制剂处理的器官样结构中，GC B细胞的数量减少，而CD19loCD138+浆细胞的数量显著增加。此外，这些处理组在IgG反应上也显示出更高的抗原特异性分泌IgG，表明抑制EZH2和BCL6可以促进B细胞的终末分化和抗体产生。
图5 使用PEG-4MAL水凝胶基的器官样结构来预测癌症患者对疫苗的免疫反应的潜力
与健康捐赠者相比，接受过化疗免疫疗法的非霍奇金淋巴瘤（NHL）患者的PBMC器官样结构在接种Fluzone流感疫苗后，产生的GC B细胞和浆细胞数量显著减少，表明这些患者的免疫反应受损。此外，即使在添加了R848佐剂的情况下，NHL患者的器官样结构对疫苗的反应也比健康捐赠者弱，这反映了患者对疫苗的应答能力下降。
图6 淋巴器官芯片技术在模拟和研究B细胞免疫反应中的应用
通过在微流体芯片中创建CXCL12趋化因子梯度，可以有效地模拟体内生发中心的光区和暗区的空间分隔，这对于B细胞的成熟和抗体产生至关重要。在健康捐赠者的PBMC器官样结构中，CXCL12梯度的存在增加了IgG1抗体的产生，并影响了多种细胞因子的分泌。然而，在非霍奇金淋巴瘤（NHL）患者的B细胞中，这种空间分隔和对CXCL12梯度的反应能力受损，这可能解释了这些患者对疫苗接种反应不佳的原因。
2.全文总结
本文通过利用PEG水凝胶技术成功模拟了淋巴组织环境，为研究B细胞反应提供了新的体外模型，这一技术不仅加深了我们对健康和疾病状态下B细胞功能的理解，还为疫苗开发、个性化医疗以及疾病机制研究开辟了新的道路，预示着未来在免疫学研究和临床治疗中的巨大潜力。
文章来源：
https://doi.org/10.1038/s41563-024-02037-1
