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3D打印脑瘤可能是个性化医疗的下一步

编辑:INC | 发布时间:2021-09-02 09:50 |

  以色列特拉维夫大学的科学家首次使用三维(或3D)打印机成功打印出一个完整的活跃且有活力的脑肿瘤。研究人员重建了流动的血管和周围的脑组织。

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  发表在同行评议的期刊上科学进展,该研究通过创建由患者来源的胶质母细胞瘤细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞组成的纤维蛋白胶质母细胞瘤生物墨水,概括了肿瘤的异质性环境。

  三维模型包含恶性肿瘤的所有组成部分。它可能成为潜在的替代细胞培养和动物模型的基础,成为发现药物靶点、个性化治疗和开发有效药物的强大平台。

  胶质母细胞瘤

  胶质母细胞瘤是最常见的恶性脑肿瘤,占所有病例的47.7%。它也是最具侵袭性的脑瘤类型,仅在美国,每10万人中就有3.21人受到影响。许多国家的发病率都在上升。

  癌症是全球死亡的主要原因之一。大约30%到40%的癌症患者正在接受无效药物的治疗。因此,临床前药物筛选平台旨在克服这一挑战。不幸的是,大多数现有的识别药物靶标的方法都是有限的功效。需要一个可靠的临床相关平台来进行高通量药物筛选。

  3D打印

  传统的临床前药物开发过程依赖于在二维(2D)细胞培养中对药物功效和毒性的体外评估,然后是动物研究。多年来,2D文化研究一直用于生物医学研究和药物筛选,因为它具有成本效益。然而,该方法难以预测体内治疗的不同效果。

  3D模型的出现显示了在克服以前癌症模型的局限性和降低临床前药物评估成本方面的前景。以前的模型已经开发出来,但是它们缺乏过多的基质细胞和功能性血管,而这些对于疾病的发展和进展以及对治疗反应的评估至关重要。

  组织再生中有前途的新技术是3D生物打印,这是一种精确构建复杂组织和器官的3D技术。这种技术允许细胞和生物相容性材料逐层定位。它还允许使用各种粘度和细胞密度的生物材料。该技术可以更好地模拟肿瘤微环境(TME),提供对肿瘤完整生理特征的一瞥,包括血管和多尺度架构。

3D打印脑瘤可能是个性化医疗的下一步

图7使用可灌注微工程血管3D生物打印肿瘤模型进行药物筛选和靶点发现的方法示意图。核磁共振成像;微计算机断层扫描。

  该团队开发了基于两种生物墨水的3D生物打印工程肿瘤模型,一种是肿瘤生物墨水,另一种是血管生物墨水。他们专注于胶质母细胞瘤的3D生物打印,因为瘤内异质性和TME是导致胶质细胞对治疗产生耐药性的重要因素。开发模拟英国复杂微环境的模型显示出促进有效治疗选择发展的前景。

  在成功打印出3D肿瘤后,研究人员证明,与培养皿上生长的癌细胞不同,3D生物打印模型可以为具有复制能力的特定患者提供最合适治疗的强有力且快速的预测。

  该团队研究了生物相容性纤维蛋白3D-生物墨水的机械性能和生物功能。这些模型类似于GB细胞异质性、细胞间相互作用和空间断层扫描。

  研究结果显示,在3D生物墨水平台中生长的胶质母细胞瘤细胞具有相似的生长曲线、药物反应和遗传特征。

  我们在这里证明,我们的3D生物墨水可以作为小鼠模型的替代品,因为它可以模拟体内生长的肿瘤的关键特征..."

  3D生物打印的国标模型可以作为一种个性化的治疗方法提供有效的治疗,对于管理短期生存的侵袭性肿瘤具有重要意义。

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