「Nature子刊」上海交通大學在內(nèi)的一支國際科學家團隊培養(yǎng)的3D胰腺癌腫瘤模型，可有效改善胰腺癌的治療方法

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作者：Daisy

導讀：于9月24日發(fā)表在《Nature Communications》的一項新研究中，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共同創(chuàng)造了一個多細胞的3D胰腺癌腫瘤模型，利用患者來源的細胞重現(xiàn)胰腺癌中腫瘤細胞的生長方式，研究腫瘤的生長和進展。傳統(tǒng)的2D細胞培養(yǎng)物無法模擬腫瘤組織的關鍵特征，而量身定制的外體內(nèi)模型，可以真實地回顧它們在體內(nèi)的表現(xiàn)，這些可能特別有利于胰腺導管腺癌（PDAC）的管理。該模型提供了比類器官和球形培養(yǎng)物更相關的微環(huán)境。最重要的是，與其他模型相比，藥物反應在其自組裝培養(yǎng)中得到了更好的再現(xiàn)。

一支國際科學家團隊在實驗室里創(chuàng)建了一個三維（3D）胰腺癌腫瘤模型，該模型結合了生物工程基質(zhì)和來源于患者的細胞，可用于開發(fā)和檢測靶向治療。

于9月24日發(fā)表在《Nature Communications》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(chuàng)造了一個多細胞的三維微環(huán)境，利用患者來源的細胞重現(xiàn)胰腺癌中腫瘤細胞的生長方式，并對化療藥物產(chǎn)生反應。研究人員發(fā)表了一篇題為“Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology”的文章。

DOI: 10.1038/s41467-021-25921-9

胰腺癌在腫瘤領域素有“癌癥之王”的稱號，很難治療，尤其是在癌細胞擴散之前沒有任何跡象或癥狀。與其他癌癥相比，它對治療產(chǎn)生耐藥性，存活率較低，診斷后五年的存活率只有5-10%。

這項研究由英國諾丁漢大學的Alvaro Mata教授、澳大利亞莫納什大學的Daniela Loessner和中國上海交通大學的Christopher Heeschen領導。David Osuna de la Pea博士是該項目的首席研究員，他說：“治療胰腺癌有兩個主要障礙，一是非常密集的細胞外基質(zhì)（ECM），二是參與復發(fā)和轉(zhuǎn)移的過程——高度抗性癌癥干細胞（CSCs）的存在。”近年來，癌癥干細胞（CSCs）學說受到了的高度關注和認可。CSCs是在腫瘤組織中存在的一類類似于干細胞具有無限增殖、自我更新和多向分化等干細胞特性的癌細胞，它們往往是惡性腫瘤生長、增殖、耐藥、轉(zhuǎn)移的罪魁禍首，特異性地靶向CSCs就有希望攻克癌癥。

”在我們的研究中，我們設計了一種基質(zhì)，在這種基質(zhì)中，CSCs可以與其他類型的細胞相互作用，共同表現(xiàn)得更像它們在體內(nèi)的表現(xiàn)，為以更真實的方式進行不同的治療方法提供了可能性。”

接下來有必要改進3D癌癥模型來研究患者的腫瘤生長和進展，并研究對新療法的反應。目前，90%的臨床前試驗成功的癌癥治療在臨床試驗的早期階段失敗，只有不到5%的腫瘤藥物在臨床試驗中成功。

臨床前試驗主要依靠實驗室培養(yǎng)的二維（2D）細胞培養(yǎng)和動物模型來預測治療反應。然而，傳統(tǒng)的二維細胞培養(yǎng)物無法模擬腫瘤組織的關鍵特征，物種間的差異可能導致許多在動物宿主身上成功的治療卻在人類身上無效。

因此，需要新的實驗性三維癌癥模型來更好地重建人類腫瘤微環(huán)境，并結合患者的特異性差異。

自組裝是生物系統(tǒng)可控地將多個分子和細胞組裝成功能性組織的過程。利用這一過程，該團隊創(chuàng)造了一種新的水凝膠生物材料，由胰腺癌中發(fā)現(xiàn)的多種但特異的蛋白質(zhì)制成。這種形成機制使關鍵的細胞類型能融入，從而創(chuàng)造出能夠模擬患者腫瘤特征的生物環(huán)境。

Mata教授補充道：“在開發(fā)疾病的治療方法中，使用人類癌癥模型變得越來越普遍，但將它們投入臨床應用的一個主要障礙是周轉(zhuǎn)時間。通過與患者來源的細胞組裝和組織關鍵的基質(zhì)成分，我們設計了 基于肽兩棲動物 （PA） 與自定義 ECM 組件 （PA-ECM） 的 3D 聯(lián)合組裝的更全面、更可調(diào)的胰腺導管腺癌（PDAC）模型。這些培養(yǎng)物保持患者特異性轉(zhuǎn)錄特征并表現(xiàn)出 CSC 功能，包括體內(nèi)強腫瘤原性?？傮w而言，提供了比類器官和球形培養(yǎng)物更相關的場景。最重要的是，與其他模型相比，藥物反應在我們的自組裝培養(yǎng)中得到了更好的再現(xiàn)?！?br>
PA-ECM聯(lián)合組裝矩陣的設計和特征

研究人員相信，這種模型能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)——在醫(yī)院中提取患者的腫瘤細胞，將其納入模型，找到針對特定癌癥的最佳治療方案，并將其返回給患者的愿景。雖然這種治療這種疾病的精準醫(yī)學愿景仍有一段距離，但這項研究為實現(xiàn)這一愿景邁出了重要的一步。

參考資料：

1.https://medicalxpress.com/news/2021-09-lab-grown-tumor-treatment-pancreatic.html

2.https://www.nature.com/articles/s41467-021-25921-9

注：本文旨在介紹醫(yī)學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規(guī)醫(yī)院就診。

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