实验室培养的3D肿瘤模型可改善胰腺癌的治疗方法

2021年09月24日 17:09 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一支国际科学家团队在实验室里创建了一个三维(3D)胰腺癌肿瘤模型,结合了生物工程基质和来源于病人的细胞,可用于开发和测试靶向治疗的方法。发表在《自然-通讯》上的一项新研究中,来自诺丁汉大学、伦敦玛丽女王大学、莫纳什大学和上海交通大学的研究人员创造了一个多细胞的三维微环境,利用患者来源的细胞来重现胰腺癌中肿瘤细胞的生长方式并对化疗药物作出反应。

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胰腺癌非常难以治疗,特别是在癌症扩散之前没有任何迹象或症状。它可能对治疗有抵抗力,与其他癌症相比,存活率很低,诊断后五年的存活率只有5-10%。

该研究由英国诺丁汉大学的Alvaro Mata教授、澳大利亚莫纳什大学的Daniela Loessner教授和中国上海交通大学的Christopher Heeschen教授领导。该项目首席研究员David Osuna de la Peña博士说。"治疗胰腺癌有两个主要障碍--非常密集的蛋白质基质和高度抗性的癌症干细胞(CSCs)的存在,它们参与复发和转移的过程。我们的研究中设计了一个基质,其中CSCs可以与其他细胞类型相互作用,共同表现得更像它们在体内的表现,为以更真实的方式测试不同的治疗方法提供了可能性"。

接下来就是需要改进的3D癌症模型来研究患者的肿瘤生长和进展,并测试对新疗法的反应。目前,90%的临床前测试成功的癌症治疗方法在临床试验的早期阶段失败,只有不到5%的肿瘤药物在临床试验中取得成功。

临床前测试大多依靠二维(2D)实验室培养的细胞和动物模型的组合来预测对治疗的反应。然而,传统的二维细胞培养物不能模拟肿瘤组织的关键特征,物种间的差异可能导致许多在动物宿主身上成功的治疗方法在人类身上无效。

因此,需要新的实验性三维癌症模型来更好地重现人类肿瘤微环境,并纳入患者的特定差异。

自组装是生物系统可控地将多个分子和细胞组装成功能性组织的过程。利用这一过程,该团队创造了一种新的水凝胶生物材料,该材料由胰腺癌中发现的多种但又是特定的蛋白质制成。这种形成机制使关键的细胞类型得以融入,从而创造出能够模仿患者肿瘤特征的生物环境。

在开发疾病的治疗方法中,使用人类癌症模型正变得越来越普遍,但将其投入临床应用的一个主要障碍是周转时间。研究人员通过与患者来源的细胞组装和组织关键的基质成分,设计了一个全面和可调整的胰腺导管腺癌(PDAC)体外模型。这些模型表现出患者特定的转录谱、CSC功能和强大的致瘤性;总体上提供了一个比Organoid和Sphere培养物更相关的场景。最重要的是,与其他模型相比,药物反应在自组装的结构中得到了更好的再现。

研究人员认为这个模型更接近于能够在医院提取病人的肿瘤细胞,将其纳入模型可以为特定的癌症找到最佳的鸡尾酒疗法,并将其送回给病人。虽然这种治疗这种疾病的精准医学的愿景仍然遥遥无期,但这项研究为实现它提供了一个步骤"。

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