在微重力條件下共培養(yǎng)CAR-T細胞與腫瘤球體，是當前癌癥免疫治療與空間生命科學交叉領(lǐng)域的前沿研究方向，其核心價值在于通過模擬太空微重力環(huán)境，優(yōu)化CAR-T細胞的活性與功能，同時構(gòu)建更貼近體內(nèi)真實狀態(tài)的腫瘤模型，為評估CAR-T療法療效提供新策略。以下從技術(shù)原理、研究進展、應用價值三個維度展開分析：

一、技術(shù)原理：微重力如何重塑腫瘤-免疫互作環(huán)境

1.三維腫瘤球體的形成

微重力環(huán)境可抑制重力誘導的細胞貼壁生長，使腫瘤細胞自發(fā)聚集形成三維球體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能精準保留腫瘤組織的分化層級、細胞極性及細胞外基質(zhì)（ECM）沉積，高度還原體內(nèi)腫瘤的缺氧、營養(yǎng)梯度及免疫抑制特征。例如，在模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的宮頸癌HeLa細胞，外層細胞增殖活躍，內(nèi)部細胞因營養(yǎng)受限處于缺氧狀態(tài)，與體內(nèi)腫瘤組織高度吻合。

2.CAR-T細胞功能的增強

微重力環(huán)境可改變細胞骨架動態(tài)、代謝模式及信號轉(zhuǎn)導通路，從而影響CAR-T細胞的活性。研究表明，微重力下培養(yǎng)的CAR-T細胞：

殺傷活性提升：對腫瘤細胞的識別和殺傷能力顯著增強，可能與微重力誘導的細胞骨架重排、膜受體分布改變有關(guān)；

代謝適應性優(yōu)化：氧化磷酸化與糖酵解平衡調(diào)整，增強細胞持久性；

免疫應答偏向性：單細胞RNA測序顯示，微重力可重塑CAR-T細胞的轉(zhuǎn)錄圖譜，促進效應記憶T細胞（TEM）擴增，同時抑制耗竭相關(guān)基因表達。

二、研究進展：從實驗室概念到臨床前驗證

1.共培養(yǎng)模型的建立

研究者已成功在微重力模擬器（如北京基爾比生物科技的Kilby Gravity系統(tǒng)）中構(gòu)建CAR-T細胞與腫瘤球體的共培養(yǎng)體系。例如：

血液腫瘤模型：在微重力下共培養(yǎng)CAR-T細胞與白血病K562細胞球體，發(fā)現(xiàn)CAR-T細胞的穿孔素（PRF1）和顆粒酶B（GzmB）分泌增加，腫瘤細胞凋亡率顯著高于傳統(tǒng)2D培養(yǎng)組；

實體瘤模型：針對乳腺癌MDA-MB-231球體，微重力共培養(yǎng)體系中的CAR-T細胞表現(xiàn)出更強的基質(zhì)降解酶（如MMP-9）分泌能力，突破ECM屏障的效率提升40%。

2.關(guān)鍵分子機制解析

細胞骨架-免疫信號軸：微重力通過激活Cdc42蛋白重塑CAR-T細胞的肌動蛋白骨架，增強T細胞受體（TCR）與腫瘤抗原的接觸面積，從而提升激活信號傳導效率；

代謝-炎癥耦合調(diào)控：微重力抑制氧化磷酸化通路，同時激活HIF1α驅(qū)動的糖酵解，為CAR-T細胞提供快速能量供應，并增強其分泌促炎細胞因子（如IFN-γ、TNF-α）的能力。

三、應用價值：推動癌癥免疫治療的新突破

1.個體化療效評估

通過構(gòu)建患者源性腫瘤球體（PDOs）與自體CAR-T細胞的微重力共培養(yǎng)模型，可在7-10天內(nèi)完成藥敏測試，預測患者對CAR-T療法的響應率。例如，三陰性乳腺癌患者的PDOs在微重力下測試紫杉醇敏感性時，成功篩出敏感亞群，避免無效治療，輔助化療方案制定的準確率超80%。

2.新型治療策略開發(fā)

增強NK細胞協(xié)同作用：微重力環(huán)境可同時增強NK細胞對腫瘤的殺傷活性，為CAR-T與NK細胞聯(lián)合療法提供新策略；

克服免疫抑制微環(huán)境：微重力共培養(yǎng)體系可模擬腫瘤相關(guān)成纖維細胞（CAFs）和調(diào)節(jié)性T細胞（Tregs）的免疫抑制作用，為開發(fā)逆轉(zhuǎn)免疫逃逸的藥物提供平臺。

3.太空醫(yī)學與癌癥風險防控

微重力+輻射聯(lián)合暴露模型可用于研究宇航員患癌風險。例如，通過組學數(shù)據(jù)識別微重力誘導的DNA修復缺陷、ROS爆發(fā)等早期損傷標志，開發(fā)針對性藥物預防方案，降低長期太空任務中的患癌風險。