3D肿瘤模型有望实现胰腺癌的精准治疗

时间：2021-09-27 00:00:00 来源：网络整理

一个国际研究团队近日在实验室中开发出一种新型的三维（3D）胰腺癌肿瘤模型。此模型结合了生物改造的基质和患者来源的细胞，可用于靶向疗法的开发和测试。

来自诺丁汉大学、伦敦大学玛丽女王学院、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3D微环境，并在《Nature Communications》杂志上发表了这一成果。这种微环境使用患者来源的细胞，重建了肿瘤细胞的生长方式以及对化疗药物的反应。

这篇文章的第一作者David Osuna de la peña博士表示：“治疗胰腺癌有两个主要障碍——高密度的基质细胞和细胞外基质以及高度耐药的癌症干细胞（CSC）的存在。我们的研究设计了一种基质，其中CSC可以与其他类型的细胞相互作用，其行为表现与体内更为相似，这为测试不同的治疗方法提供了可能性。”

众所周知，胰腺癌很难治疗，尤其是在癌症扩散之前，患者可能没有任何迹象或症状。胰腺癌往往对治疗产生耐药性，与其他癌症相比存活率较低，诊断后五年存活率只有5-10%。

因此，人们认为有必要改进3D癌症模型，以便研究患者的肿瘤生长和进展，并测试对新疗法的反应。目前，在临床前试验中显示有效的癌症疗法中，90%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。

临床前试验主要依靠实验室培养的2D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，而物种间的差异可能导致许多在动物宿主中成功的治疗方法对人类无效。

在人们看来，迫切需要新的实验性3D癌症模型来更好地重建人类肿瘤微环境，并纳入患者特异性的差异。

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，研究团队创造了一种新的水凝胶生物材料，它由胰腺癌中的多种特异性的蛋白质组成。这种形成机制能够整合关键的细胞类型，以创建可以模拟患者肿瘤特征的生物环境。

伦敦大学玛丽女王学院的Alvaro Mata教授表示：“在开发癌症疗法时，人类癌症模型的使用越来越普遍，但将其投入临床应用的一个主要障碍是周转时间。通过组装患者来源的细胞和关键的基质成分，我们设计出一个全面和可调整的胰腺导管腺癌（pDAC）体外模型。”

她认为，这些模型表现出患者特异性的转录图谱、癌症干细胞功能以及强的致瘤性；总体上提供了比类器官和球体培养物更相关的场景。最重要的是，与其他模型相比，这种自组装培养物能够更好地再现药物反应。

“我们相信，这个模型更接近于这样一种愿景：在医院将患者的肿瘤细胞纳入我们的模型，然后找到针对特定癌症的最佳组合疗法，并将其应用到患者身上——所有这些都在短时间内完成。尽管距离癌症的精准治疗还有很长一段路，但这项研究为实现这一目标迈出了一步。”

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Osuna de la peña, D., Trabulo, S.M.D., Collin, E. et al. Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology. Nat Commun 12, 5623 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25921-9

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