肿瘤微环境中细胞、细胞外基质和空间结构的异质性是导致药物颐养获益率低的主要原因。现在肿瘤耐药有关商讨的瓶颈在于穷乏仿生肿瘤微环境的体外模子,尽管二维细胞培养和动物模子在癌症商讨中应用世俗,但它们无法再现简直肿瘤的异质性特征。生物三维打印肿瘤模子通过整合肿瘤细胞、间质细胞和仿生肿瘤细胞外基质,偶然杀青肿瘤微环境特征的体外重构,但仍无法模拟肿瘤微环境的复杂异质性,举例生物学特征和生物物理特征的空间异质性。因此,愚弄工程学及肿瘤生物学旨趣体外仿生模拟肿瘤异质性微环境,关于真切有计划复杂的细胞互相作用和敷陈微环境介导的耐药机制至关报复。
近期,清华大学深圳国外商讨生院孙伟、弥告成教师团队与中山大学附庸第一病院刘纯教师团队融合,禁受挤出式多喷头生物三维打印技艺,将乳腺癌细胞、内皮细胞、东说念主乳腺癌有关成纤维细胞和仿生细胞外基质通过调控空间排布方式,构建了具有空间异质性的乳腺癌模子。该模子高度模拟了乳腺癌微环境的枢纽生理特征,包括三维血管麇集和机械刚度的生物物理异质性,考证了与肿瘤血管生成和细胞外基质重塑有关的细胞互相作用,论证了微环境的空间异质性对乳腺癌细胞耐药性的影响。愚弄这一平台将促进肿瘤微环境中细胞间和肿瘤-基质互相作用的机制商讨,以及靶向肿瘤微环境的抗癌新疗法的开辟。
有关商讨效果以“生物打印的、空间界说的具有瘤内异质性和耐药性的乳腺肿瘤微环境模子”(Bioprinted, spatially defined breast tumor microenvironment models of intratumoral heterogeneity and drug resistance)为题发表在《生物技艺趋势》(Trends in Biotechnology)上,并被选为期刊封面。
在该项使命中,团队构建的打印模子重现了东说念主乳腺癌样本中大小不同的癌细胞密集区域和富含微血管的间质区域的空间分辩特色。进一步,团队发现经过体外培养后的打印模子中血管生成和细胞外基质硬化发生在间质区域而非癌细胞密集区域,见效模拟了患者样本中的病理特征。生物打印模子杀青了生物和生物物理身分的整合,为商讨肿瘤微环境内细胞组分和机械力学不同分区中潜在的分子特征和配受体互作提供了高效商讨平台。转录组分析揭示了在间质区域而非癌细胞密集区域,血管生成和细胞外基质重塑的有关基因抒发上调,并详情了调控这些历程的潜在配受体互作。临了,团队发现加入药物后的打印模子中间质区域的癌细胞弘扬出更强的化疗药物违背性,从而揭示了异质性微环境介导的肿瘤耐药。
图1 生物打印的、空间界说的具有瘤内异质性和耐药性的乳腺肿瘤微环境模子
要而论之,该商讨构建了一种基于生物3D打印的空间异质肿瘤模子,为商讨肿瘤微环境调控肿瘤发生发展机理提供了新的系统性器具,还不错为肿瘤耐药性商讨提供可靠的颐养靶点及药物筛选平台。(着手:清华大学)
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