科學家團隊在實驗室中創建了一個三維 (3D) 胰腺癌腫瘤模型
胰腺導管腺癌細胞 (PDAC) 細胞、巨噬細胞和胰腺星狀細胞在工程基質中嵌入和生長的三重培養物的共聚焦顯微鏡圖像。圖片來源：諾丁漢大學 Alvaro Mata 教授
一個國際科學家團隊在實驗室中創建了一個三維 (3D) 胰腺癌腫瘤模型，結合了生物工程基質和患者來源的細胞，可用于開發和測試靶向治療。
2021 年 9 月 24 日在Nature Communications上發表的一項新研究中，來自諾丁漢大學、倫敦瑪麗女王大學、莫納什大學和上海交通大學的研究人員創建了一個多細胞3D微環境，該微環境使用患者來源的細胞進行重建腫瘤細胞在胰腺癌中的生長方式和對化療藥物的反應。
胰腺癌很難治療，特別是在癌癥擴散之前沒有任何跡象或癥狀。它可以抵抗治療并且與其他癌癥相比存活率較低，診斷后五年存活率僅為5-10％。
該研究由諾丁漢大學（英國）的 Alvaro Mata 教授、莫納什大學（澳大利亞）的 Daniela Loessner 和上海交通大學（中國）的 Christopher Heeschen 教授領導。該項目的首席研究員 David Osuna de la Pe?a 博士說：“治療胰腺癌有兩個主要障礙——非常密集的蛋白質基質和參與胰腺癌的高抗性癌癥干細胞 (CSC)。復發和轉移。在我們的研究中，我們設計了一個矩陣，其中 CSC 可以與其他細胞類型相互作用，并且共同表現得更像它們在體內的行為，從而為以更現實的方式測試不同治療方法提供了可能性。”
需要改進的 3D 癌癥模型來研究患者的腫瘤生長和進展并測試對新療法的反應。目前，90% 的成功癌癥治療在臨床前試驗的早期階段都失敗了，只有不到 5% 的腫瘤藥物在臨床試驗中成功。
臨床前測試主要依靠二維 (2D) 實驗室培養細胞培養物和動物模型的組合來預測對治療的反應。然而，傳統的 2D 細胞培養無法模擬腫瘤組織的關鍵特征，并且種間差異可能導致許多成功的動物宿主治療對人類無效。
因此，需要新的實驗性 3D 癌癥模型來更好地重建人類腫瘤微環境并結合患者特異性差異。
自組裝是生物系統可控地將多個分子和細胞組裝成功能組織的過程。利用這一過程，該團隊創造了一種新的水凝膠生物材料，由胰腺癌中發現的多種但特定的蛋白質制成。這種形成機制能夠整合關鍵細胞類型以創建可以模擬患者腫瘤特征的生物環境。
Mata 教授補充說：“使用人類癌癥模型在開發該疾病的治療方法中變得越來越普遍，但將它們用于臨床應用的一個主要障礙是周轉時間。我們通過用患者來源的細胞組裝和組織關鍵基質成分，設計了一個全面且可調整的胰腺導管腺癌 (PDAC) 離體模型。這些模型表現出患者特異性轉錄譜、CSC 功能和強致瘤性；總體上提供了比類器官和球體文化更相關的場景。最重要的是，藥物反應在我們的自組裝文化中比在其他模型中更好地再現。
我們相信這個模型更接近于能夠將患者腫瘤細胞帶到醫院，將它們整合到我們的模型中，找到針對特定癌癥的最佳治療方案并將其送回患者的愿景——所有這些都在很短的時間內完成。雖然治療這種疾病的精準醫學的愿景還有一段路要走，但這項研究為實現它邁出了一步。”