实验室培养的肿瘤模型可以改善胰腺癌的治疗

来源: 生物360 / 作者: 2021-09-26
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一个国际科学家团队在实验室中创建了一个三维 (3D) 胰腺癌肿瘤模型,结合了生物工程基质和患者来源的细胞,可以用于开发和测试靶向治疗。

在今天发表在《自然通讯》上的一项新研究中,来自诺丁汉大学、伦敦玛丽女王大学的研究人员,莫纳什大学和上海交通大学创造了一个多细胞 3D 微环境,使用患者来源的细胞重建胰腺癌肿瘤细胞生长的方式和对化疗药物的反应。

胰腺癌很难治疗,尤其是在癌细胞扩散之前没有任何迹象或症状。它可能对治疗产生耐药性,与其他癌症相比,存活率较低,诊断后 5 年存活率只有 5-10%。

这项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 和中国上海交通大学的 Christopher Heeschen 领导。该项目的首席研究员 David Osuna de la Pe?a 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参与复发和转移的高度耐药癌症干细胞 (CSCs) 的存在。在我们的研究中,我们设计了一种基质,CSCs 可以与其他类型的细胞相互作用,共同表现得更像它们在体内的表现,这为以更现实的方式测试不同的治疗方法打开了可能性。”

有必要改进 3D 癌症模型,以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% 临床前测试成功的癌症治疗在临床试验的早期阶段失败,不到 5% 的肿瘤药物在临床试验中成功。

临床前试验主要依靠二维 (2D) 实验室培养细胞和动物模型的结合来预测治疗反应。然而,传统的 2D 细胞培养无法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中成功的治疗在人类中无效。

因此,需要新的实验性三维癌症模型来更好地重建人类肿瘤微环境,并纳入患者特异性差异。

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,由胰腺癌中发现的多种但特定的蛋白质制成。这种形成机制使关键细胞类型的合并能够创造出能够模拟病人肿瘤特征的生物环境。

Mata 教授补充说:“在开发这种疾病的治疗方法中,使用人类癌症模型变得越来越普遍,但将它们投入临床应用的一个主要障碍是周转时间。通过与患者来源的细胞组装和组织关键的基质成分,我们设计了一个全面和可调节的胰腺导管腺癌 (PDAC) 体外模型。这些模型显示了患者特异性的转录谱、CSC 功能和强的致瘤性; 总的来说,提供了比 Organoid 和 Sphere 培养更相关的场景。最重要的是,与其他模型相比,在我们的自组装培养中,药物反应能更好地再现。

我们相信这个模型更接近这样一种愿景: 能够在医院里把病人的肿瘤细胞,将它们纳入我们的模型,找到针对特定癌症的最佳治疗方案,并将其送回病人体内——所有这一切都在短时间内完成。尽管用精准医学治疗这种疾病仍有一段距离,但这项研究为实现这一目标迈出了一步。”

10.1038 / s41467 - 021 - 25921 - 9

Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology

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