目前，抗肿瘤免疫疗法已经取得了长足进展，相比传统疗法为癌症治疗提供了一个系统性治疗方案。对免疫微环境和肿瘤细胞相互作用的深入理解也将进一步推动领域的前进和突破。依赖于细胞膜上主要组织相容性复合物的识别，肿瘤-免疫相互作用受不同环境信号的调控具有高度的时间和空间依赖性。因此，面向临床应用的肿瘤免疫作用模型应具有如下特点：1）便捷和快速的细胞实时组装；2）具有不同种类和亚型的细胞操纵能力以维持肿瘤-基质细胞的相互作用和3）细胞的可控排布来保持细胞异质性和微环境。
树突状细胞、T细胞和肿瘤细胞间的相互作用是适应性免疫的典型作用。为体外重现相应作用过程，本文利用动物体来源的三种细胞构建微作用单元，并对单元内细胞的作用进行实时观察。具体地，本文基于微尺度3D打印技术开发了“打印-检查”的工艺循环。微尺度3D打印构建的有限空间体积限制了细胞的作用距离，提高了细胞接触的效率。单细胞量级相互作用的重现有助于揭示关于细胞亚型和时间异质性的更多信息。在打印中，包含第一种细胞的微滴阵列首先通过3D打印技术制备，随后在观测系统的指导下，含有单细胞微滴的坐标被记录，并将第二种细胞的悬液加载和打印在预先筛选的微滴中。重复该“先打印后检查”的过程，三种或以上的细胞种类可被定位在同一作用单元内。
模型中的树突状细胞和T细胞分别呈现出较强的形变能力和运动能力。打印后细胞活死染色结果证明构建过程具有良好生物相容性。多细胞的打印也证实该打印工艺适用于多细胞的排布和构建。动态观测结果揭示了类体内适应性免疫过程，使得研究免疫突触的多细胞作用和接触依赖机制成为可能。体外模型再现了类体内的树突状细胞对肿瘤抗原的识别、树突状细胞与T细胞的接触和呈递、T细胞的细胞毒性和肿瘤细胞的裂解。模型中T细胞也对外部的刺激产生了响应。有限的作用距离、丰富的细胞种类和自由移动的微环境还维持了肿瘤-免疫细胞之间的相互作用，再现了抗肿瘤或促肿瘤的免疫作用，具体体现在细胞聚落的形成、T细胞的多次接触碰撞、肿瘤细胞的裂解死亡以及三种细胞的共存。空间排布的变化，包括细胞距离和细胞亚型，都对相互作用的效率产生影响，反映在识别过程持续时间和几率的变化上。
本工作面向临床应用的免疫治疗评估，利用微尺度3D打印技术开发了包含多细胞相互作用的单细胞量级肿瘤-免疫相互作用模型。使用的打印技术和工艺提供了一种简单和便捷的在单细胞量级上实现细胞组装的方法，提供有限的工作距离和可控的微环境。构建的单细胞模型保留了细胞活性，降低了体外模型的复杂性，增加了细胞相互作用的可控性，更有助于研究变量对细胞功能的影响。研究结果表明，当前的技术和模型有望拓展我们对免疫突触的异质性和肿瘤-免疫的动态作用过程的理解。
 

3D打印；单细胞；肿瘤模型；适应性免疫；细胞相互作用