​​首次成功地 3D 生物打印了一种最致命的脑肿瘤形式

​​首次成功地 3D 生物打印了一种最致命的脑肿瘤形式，从而产生了迄今为止最完整的实验室培养模型。
 

3D 打印的胶质母细胞瘤模型的显微图像（特拉维夫大学）

特拉维夫大学的科学家在类似大脑的环境中打印了胶质母细胞瘤，包括为肿块提供血液的血管。研究人员说，这是迄今为止对肿瘤和周围组织进行最完整的复制——这是一项有助于开发治疗方法的突破。

胶质母细胞瘤可能很少见，但它特别可怕。它在大脑或脑干上快速而积极地生长，无法治愈，并且几乎总是致命的。

也很难治疗。由于癌症非常具有侵袭性，因此治疗需要非常严格，通常需要进行化疗和放疗，而患者往往病得太重而无法完成。

从患者身上取出的肿瘤中提取和培养的胶质母细胞瘤组织是医生希望更多地了解这种可怕癌症的途径之一。特拉维夫大学的癌症研究员和纳米科学家 Ronit Satchi-Fainaro 说，这通常在培养皿上完成，是一种非常有用的工具 - 但它有局限性。

在之前的一项研究中，她和她的团队发现了一种叫做 P-Selectin 的蛋白质，当胶质母细胞瘤中的癌细胞遇到大脑中的小胶质细胞（中枢神经系统中最突出的免疫细胞）时，就会产生这种蛋白质。

这种蛋白质会触发小胶质细胞支持胶质母细胞瘤，而不是对抗它——这对人来说是毁灭性的结果。

“然而，我们在手术期间切除的肿瘤中发现了这种蛋白质，但在我们实验室的二维塑料培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞中却没有，”她解释说。

“原因是癌症和所有组织一样，在塑料表面上的表现与在人体中的表现非常不同。大约 90% 的实验药物在临床阶段失败，因为在实验室中取得的成功无法在患者身上重现.”

该团队试图找到解决这一限制的方法是一种胶质母细胞瘤生物墨水，它由来自患者的胶质母细胞瘤细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞制成。使用涂有形成血管的细胞类型的可移动生物墨水，他们还设法为他们的模型提供功能性血液供应。

每个胶质母细胞瘤模型都是在基于同样取自患者的细胞外基质的水凝胶中的生物反应器中进行 3D 打印的。

然后将胶质母细胞瘤模型连接到细胞外基质并通过血管与细胞外基质通信，以模拟肿瘤与周围脑组织相互作用的方式。这提供了一种研究癌症行为方式的方法，这种行为方式特定于其环境 - 大脑。

“大脑的物理和机械特性不同于其他器官，如皮肤、****或骨骼，”  Satchi-Fainaro 说。

“****组织主要由脂肪组成，骨组织主要是钙；每种组织都有自己的特性，这些特性会影响癌细胞的行为以及它们对药物的反应。在相同的塑料表面上生长所有类型的癌症并不是最佳模拟临床环境。”

然后，该团队使用 P-Selectin 测试了他们的模型。将 P-选择素抑制剂引入培养皿中生长的胶质母细胞瘤培养物，以及 3D 打印模型和动物模型。在培养皿培养物中，与未处理的对照相比，没有观察到生长或细胞迁移的变化。

对于 3D 打印模型和动物模型，与未经处理的对照相比，P-选择素抑制剂导致生长速度较慢。

“这个实验向我们展示了为什么可能有效的药物很少因为它们在 2D 模型中的测试失败而很少进入临床，反之亦然：为什么药物被认为在实验室中取得了惊人的成功，最终在临床试验中失败了，” Saitchi-Fainaro 说。

基因测序和 3D 打印肿瘤的生长速度也与研究小组在活体患者中观察到的结果更加吻合。在 2D 培养皿上，样本随时间变化，因此它们不再与患者的肿瘤相匹配，但 3D 打印的胶质母细胞瘤仍然与患者样本相似。

此外，2D 培养物都以相同的速度生长；而 3D 打印的肿瘤显示出不同的生长速度，这在人类和动物中观察到。

这不仅提出了一种更准确地研究胶质母细胞瘤行为的方法，还可能导致开发针对患者的干预措施的方法。

“如果我们从患者的组织中抽取样本，连同其细胞外基质，我们可以从这个样本中 3D 生物打印 100 个微小肿瘤，并测试多种不同药物的各种组合，以发现针对这种特定肿瘤的最佳治疗方法，” Saitchi-Fainaro解释说。

“但也许最令人兴奋的方面是在癌细胞中发现新的可药物靶蛋白和基因——当肿瘤位于人类患者或模型动物的大脑内时，这是一项非常艰巨的任务。

我们的创新为我们提供了前所未有的机会，没有时间限制，可以更好地模拟临床场景的 3D 肿瘤，从而实现最佳研究。”​​​​

来源：Eragonyou