1974年7月1日，在完成住院医师培训的第二天，Rosenberg受聘成为美国国家癌症研究院（下称NCI）外科主任。作为一名外科医生，他常常为手术和放化疗在治疗肿瘤上的局限性而沮丧。当时的人几乎不了解免疫系统抗肿瘤的机制，甚至学术界也有很多人不相信人体的免疫细胞能对抗肿瘤。Rosenberg却坚信免疫细胞抗肿瘤的能力，他认为一定是免疫系统出了什么问题，才导致肿瘤的发生发展。
一开始，Rosenberg致力于尝试测量患者对癌症抗体的反应，但没有成功。他看到英国科学家赛姆斯等人发表的文章，文章介绍了把预先免疫的猪淋巴细胞输注给恶性肿瘤患者，进行过继细胞免疫治疗的研究。
他想，既然体外研究T细胞非常困难（T细胞从动物或人体取出后存活率极差），那么就采用这个方法试试吧。他将人类肿瘤植入专门培养的小型猪体内，从引流淋巴结中收集淋巴细胞，并输注到肿瘤患者体内。他们先后治疗了6名患者，都没有因为输注出现并发症，但是也没有达到治疗效果，说明猪淋巴细胞过继疗法是不可行的。
1976年，Rober Gallo实验室发现了淋巴细胞产生的一种生长因子可以在体内培养健康的人类T淋巴细胞。这种因子后来被命名为白细胞介素2，是众多T细胞生长因子里的一种。Rosenberg受到很大的启发，原来无法体外研究T细胞，现在可以尝试用白介素2在体外培养T细胞并进行研究了。他开始调整实验室的研究工作，希望能通过引导免疫反应对抗肿瘤细胞。
说时容易做时难。为了获得白介素2，Rosenberg的团队足足花了4个月的时间，开发出从脾脏和外周血淋巴细胞产生白介素2的方法，但是用这种方法获得的白介素2的数量非常少。后来又开发出从小鼠和人类的混合淋巴细胞培养物获得白介素2的方法，增加了白介素2的获得量。随着纯化白介素2的能力逐渐提高，他们又开发新的方法，使培养物不会受到非特异性刺激。1982年的时候，他们已经可以将天然产生的白介素2的浓度提高1千倍了。
他们从最简单的模型做起，探索白介素2以及体外扩增的淋巴细胞回输到小鼠体内所引起的反应。从1976年-1982年，经历了无数个实验，他们证明了用白介素2培养的淋巴细胞注射到动物体内时，能保持特定的免疫反应性，并且排斥血管化组织。他们还尝试从荷瘤小鼠和癌症患者身上寻找出能够识别和攻击癌细胞的免疫细胞，然后在体外培养这些细胞，看看它们是否能保持杀伤肿瘤的活性。
然而实验需要大量白介素2，仅靠他们自己开发的方法不足以产生满足实验需要的量。Rosenberg打听到杜邦有大量纯度更高的白介素2，于是他决定向杜邦求助。
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