韓學(xué)者發(fā)現(xiàn)通過3D打印腫瘤模型可檢測放療化療反應(yīng)

來源： BioWorld  

近日,，Nature子刊 Nature Biomedical Engineering 雜志在線發(fā)表了來自韓國浦項(xiàng)科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的Dong-Woo Cho教授以及首爾國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院Sun Ha Paek教授的關(guān)于建立患者特性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤芯片的工作,。利用3D生物打印技術(shù)，將由患者來源的腫瘤細(xì)胞,，血管內(nèi)皮細(xì)胞和豬源腦組織細(xì)胞外基質(zhì)打印形成癌—基質(zhì)同心環(huán)性結(jié)構(gòu)用以重建膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的體內(nèi)結(jié)構(gòu),，生物化學(xué)和生物物理特性以及徑向氧梯度，用于在體外觀察患者細(xì)胞對放療化療的反應(yīng),。

背景介紹
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是最常見的腦癌,，約占所有惡性原發(fā)性腦腫瘤的50%,。在腫瘤個(gè)體化治療中，使用患者自身腫瘤細(xì)胞建立患者特異性癌癥模型能夠有效的篩選并確定對病人最合適的治療方案,，是未來腫瘤治療的重要發(fā)展方向,。雖然建立患者來源的腫瘤移植瘤動(dòng)物模型能夠在一定程度上再現(xiàn)親本腫瘤的特征，但這種方法也存在建模時(shí)間長,，成功率低,，成本高的缺點(diǎn)和倫理道德問題。近年來,，腫瘤芯片的研究與開發(fā)有希望克服動(dòng)物模型的這些不足,。腫瘤芯片上是一種基于微流體的3D系統(tǒng)，用以在體外重現(xiàn)腫瘤組織的病理學(xué)特征以及細(xì)胞的生物活性,，機(jī)械特性和生理反應(yīng),。

設(shè)計(jì)理念
利用3D生物打印技術(shù)，將由患者來源的腫瘤細(xì)胞,，血管內(nèi)皮細(xì)胞和豬源腦組織細(xì)胞外基質(zhì)打印形成癌—基質(zhì)同心環(huán)性結(jié)構(gòu)用以重建膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的體內(nèi)結(jié)構(gòu),，生物化學(xué)和生物物理特性以及徑向氧梯度 （圖1）。




研究亮點(diǎn)
1.使用豬源腦組織細(xì)胞外基質(zhì)作為“生物墨水”
相較于膠原凝膠,，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞在豬源腦組織細(xì)胞外基質(zhì)形成的凝膠中展現(xiàn)出了較高的細(xì)胞增殖速度,，細(xì)胞侵襲效率。此外,，腦組織細(xì)胞外基質(zhì)也有效促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成 （圖2）,。

2.重建膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的病理特征
膠質(zhì)母瘤芯片模型重建了原始膠質(zhì)母細(xì)胞瘤微環(huán)境的三個(gè)關(guān)鍵特性：細(xì)胞與胞外基質(zhì)相互作用的微環(huán)境，血管基質(zhì)包圍腫瘤組織的區(qū)域化結(jié)構(gòu)以及腫瘤組織內(nèi)的氧梯度 （圖3）,。

3.再現(xiàn)臨床觀察到的患者對放療和替莫羅米治療的抗性
從高抗藥性,，低存活率患者分離出的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞在腫瘤芯片中展現(xiàn)出了類似的放化療抗性和高的細(xì)胞存活率（圖4）。

圖4,，從患者分離出膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞在腫瘤芯片中的存活率,。X組患者：低或中等放化療抗性，大于2年存活時(shí)間,；Y組患者：高放化療抗性,，小于1年存活時(shí)間；Z組患者：化療后腫瘤發(fā)生嚴(yán)重病變,。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41551-019-0363-x

來源： BioWorld