3D肿瘤模型可以改善胰腺癌的治疗

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，可用于开发和测试靶向治疗。

一项新的研究发表在自然通讯来自诺丁汉大学、伦敦玛丽女王大学、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3D微环境，使用患者来源的细胞来重现胰腺癌中肿瘤细胞的生长方式，并对化疗药物做出反应。

胰腺癌很难治疗，特别是在癌症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，生存率较低，诊断后5年的生存率仅为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教授和中国上海交通大学的Christopher Heeschen教授领导。David Osuna de la Peña博士是该项目的首席研究员，他说:“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抗性癌症干细胞(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，从而为以更现实的方式测试不同的治疗方法提供了可能性。”

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%在临床前测试的成功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。

临床前试验主要依赖于二维(2D)实验室培养的细胞培养和动物模型的组合，以预测对治疗的反应。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上成功的治疗在人类身上无效。

因此，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，并纳入患者特异性差异。

自我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异的蛋白质制成。这种形成机制使关键细胞类型的结合能够创造出能够模拟患者肿瘤特征的生物环境。

Mata教授补充说:“使用人类癌症模型在开发疾病治疗方法方面变得越来越普遍，但将其应用于临床的一个主要障碍是周转时间。我们设计了一个全面的和可调的体外通过与患者来源的细胞组装和组织关键基质成分构建泛创造性导管腺癌(PDAC)模型。该模型显示患者特异性转录谱、CSC功能和强致瘤性;总体上提供了比类器官和球体培养更相关的场景。最重要的是，与其他模型相比，药物反应在我们的自组装培养物中得到了更好的再现。

我们相信，这个模型离我们的愿景更近了一步，即能够在医院提取患者的肿瘤细胞，将它们整合到我们的模型中，找到针对特定癌症的最佳治疗方案，并将其送回患者体内——所有这些都在短时间内完成。尽管这种治疗这种疾病的精准医学愿景仍有一段路要走，但这项研究为实现这一愿景迈出了一步。”

参考:Osuna de la Peña D, Trabulo SMD, Collin E，等。人类胰腺癌的生物工程3D模型概要在活的有机体内肿瘤生物学。Nat Commun。2021; 12:5623。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 25921 - 9

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