细胞之间的信息交流不仅依赖生化信号，也受到机械力的持续调控。尤其在免疫细胞相互作用过程中，力学信号参与细胞识别、激活和功能调节，是决定免疫响应的重要因素。然而，传统研究方法难以直接调控细胞整体的生化和力学表型，而常用的合成材料体系又难以充分模拟天然细胞复杂、动态的互作界面。因此，如何建立兼具仿生性、可控性和定量分析能力的研究工具，在接近生理状态的细胞互作界面中解析机械力的调控作用，仍是该领域面临的重要挑战。
2026年8月11日，转化医学国家重大科技基础设施（上海）耐药肿瘤精准诊疗材料及临床应用研究用户工作站窦红静教授，框架核酸设计与纳米诊疗用户工作站李茜研究员，与上海交通大学医学院附属瑞金医院王黎主任合作，在《自然·方法》（Nature Methods）上发表题为“Decoding mechanoregulation in immunological synapses using biomimetic artificial cells”的研究论文。该研究开发了一种可按目标表型进行设计的人工细胞平台（key phenotype of interest cell, kpiCell），通过对人工细胞生化和力学表型的多维度调控，构建接近天然细胞的仿生互作界面，并将其发展为解析T细胞免疫突触机械转导的新型研究工具。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-026-03199-3
首先，研究团队建立了全水相模板驱动的人工细胞组装方法，可高效构筑具有“膜-质”区室化结构、性能均一的人工细胞基体。在此基础上，通过分别对人工细胞膜表面和内部胞质进行功能化设计，实现对细胞尺寸、表面信号呈递以及刚度、粘弹性等生化和力学表型的多维度调控。通过灵活改变这些关键表型参数，kpiCell能够模拟不同天然细胞的界面特征，并与多种活细胞进行仿生互作，为研究复杂细胞—细胞互作提供了可设计、可控制的人工模型。
随后，研究团队利用kpiCell模拟抗原呈递细胞的关键表型，与T细胞构建仿生免疫突触界面，研究力学信号如何调控T细胞激活。通过系统改变人工细胞的界面力学性质，研究揭示了T细胞对界面刚度等机械信号的感知与响应规律。在此基础上，团队进一步结合DNA分子张力探针、原子力显微镜等方法，对免疫突触中T细胞主动产生和传递的机械力进行定量表征，从外界力学感知和细胞主动发力两个方向解析T细胞免疫突触中的机械转导过程。
在此基础上，研究团队进一步探索了kpiCell在治疗性T细胞体外培养中的应用潜力。通过协同调节人工细胞表面的生化激活信号和界面力学特征，构建更加接近天然细胞的仿生刺激环境。初步研究表明，这种仿生激活方式能够改善CAR-T细胞的体外激活与扩增状态，并降低持续刺激过程中出现的耗竭相关表型，为优化CAR-T等治疗性T细胞的体外制备方式提供了新的思路。
综上，该研究建立了一种以目标细胞表型为导向的人工细胞设计策略，使人工细胞从天然细胞的简单结构模拟进一步发展为可与活细胞主动互作的功能化研究工具。通过将可控的生化信号、力学特征与多尺度力学分析方法整合于人工细胞界面，kpiCell为研究免疫突触中的机械转导提供了新的仿生平台，也为进一步利用界面力学调控免疫细胞响应、优化治疗性T细胞激活提供了新的研究路径。
上海交通大学窦红静教授、李茜研究员、上海交通大学医学院附属瑞金医院王黎主任和上海交通大学Vincent Mukwaya博士为论文的共同通讯作者、上海交通大学于小蕾博士为论文的第一作者。该研究得到了上海市科技计划项目、上海交通大学“交大之星”（STAR）计划、上海市协同创新专项基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海交通大学2030计划、基础学科和交叉学科突破计划等基金的支持。
