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科学家3D生物打印可长期存活的肿瘤模型,为下一代药物测试开辟新的途径

来源:南极熊3D打印网 1239 2023-11-01

颗粒在线讯:2023年10月31日,法国初创公司CTIBiotech和保加利亚普罗夫迪夫医科大学的科学家在生物技术公司Transgene的帮助下,使用3D生物打印技术制造了仿生肿瘤模型,用于模仿癌症在人体内生长和进化的方式,从而摆脱对真实人体试验的依赖。这一成果预示着人类在癌症医学研究上迈出了里程碑式的一步。

科学家3D生物打印可长期存活的肿瘤模型

这项研究以题为“World's First Long-Term ColorectalCancer Model by 3D Bioprinting as a Mechanism for Screening Oncolytic Viruses/世界首个通过 3D 生物打印作为筛查溶瘤病毒机制的长期结直肠癌模型”的论文被发表在医学杂志《 Cancers MDPI》关于基础和临床结直肠癌研究最新进展的特刊上。

科学家3D生物打印可长期存活的肿瘤模型

了解癌症治疗的挑战

结直肠癌或结肠癌是全球主要的健康问题。据统计,每年有超过 180 万人被诊断患有这种致命疾病。此外,世界卫生组织(WHO) 预测,到 2030 年,多达1200 万人可能死于各种类型的癌症。

由于迫切需要找到有效的治疗方法,目前的药物开发方法还远未完善。太多有前途的药物在实验室环境中看似有效,但在现实世界的人体测试中却失败了。这种差异经常出现是因为实验室的受控环境无法捕捉人体的复杂性。当药物从培养皿转移到患者身上时,新陈代谢、免疫反应、与其他物质的相互作用以及意想不到的副作用等因素可能会改变药物的疗效。这凸显了开发更现实的药物测试模型的必要性,以确保潜在的治疗方法在现实世界中有更大的成功机会。

为了解决这个问题,研究团队开始尝试利用 3D 生物打印技术的潜力。在这种情况下,科学家们创造了模仿现实生活中结肠癌行为的微型肿瘤(模仿人体真实肿瘤的生物模型)。

利用接受过手术治疗的患者捐赠的样本,科学家们成功开发出了打印这些 3D 癌症模型的方案。然后,他们培育这些模型的时间从一天到五个月不等。生物打印模型的存活时间创下了科学界的记录,证明这是研究癌症如何随时间演变以及对治疗的反应的绝佳机会。

这项研究的深度凸显了这些生物打印模型的潜力。研究人员表示,他们的方法显示了人源化模型在未来化疗和细胞治疗策略中的关键作用。这些 3D 生物打印结直肠癌肿瘤不仅能够在体外生存,而且它们在实验室环境中也可以完成细胞的自我复制。这一发展提供了一个具有成本效益的系统,不仅可以筛选基本化疗,还可以筛选先进的治疗策略,最终可以降低患者的治疗成本,并更广泛地提供全球癌症治疗支持。

下一代的治疗方法

研究人员使用生物墨水,将来自患者肿瘤的细胞与富含营养物质和促进生长的材料的溶液混合。然后,他们 3D 打印了一个准确代表患者肿瘤的结构。这比以前的方法有了显著的改进,以前的方法经常产生不一致的结果。

这些生物打印模型的成功培育不仅对科学家来说是锦上添花,而且为个性化医疗的未来打开了大门。通过这些模型,医生和研究人员可以确定专门为每位患者量身定制的最有效的治疗方法。

科学家3D生物打印可长期存活的肿瘤模型

△生物打印现在已成为个性化医疗过程的重要组成部分,在创建用于药物筛选的组织方面发挥着明确的作用

图片由 CTIBiotech 提供

前沿科学家的观点

CTIBiotech 首席科学官兼创始人 Colin McGuckin 强调了这项研究的潜力:“十年来,CTIBiotech 一直在组织工程和 3D 生物打印领域不断创新,造福人类健康。利用仿生肿瘤模型开发药物,这种研究思路对于下一代癌症治疗至关重要。”

再生医学教授兼癌症研究专家麦古金在社交媒体上表示,治疗癌症患者的未来更好的途径是每天用个性化医疗跟踪患者,并针对隐藏的癌症进行治疗。他还强调了支持依赖于生物打印的先进癌症研究和利用溶瘤病毒 (OV) 策略推进治疗的重要性(OV 是专门针对并杀死癌细胞,同时使正常细胞基本不受影响的病毒)。

科学家3D生物打印可长期存活的肿瘤模型

△患者肿瘤特征和由此产生的打印肿瘤模型。图片由 CTIBiotech 提供

与此同时,Transgene 的Eric Quemeur 和普罗夫迪夫医科大学的 Victoria Sarafian 教授强调了这些模型如何克服当前方法的局限性,为精准治疗和药物开发提出了一种有前景的策略。

Transgene 执行副总裁兼首席科学官 Quemeneur 补充道:“源自患者的肿瘤样物质已成为我们临床前表征过程的重要组成部分,克服了当前溶瘤病毒体外和体内模型的一些关键局限性。最近在 3D 生物打印转移性结直肠癌细胞方面取得的成就将允许长期跟踪肿瘤特征及其治疗微环境的演变。更具体地说,这一步骤对于建立更具代表性的肿瘤表型复杂性和多样性模型至关重要,并将有助于为未来制定更好的治疗策略。”

3D生物打印癌症模型前景巨大

这项研究的意义怎么强调都不为过。这项合作工作的共同努力产生了一个可靠的平台,有可能加速有效癌症治疗手段的开发。

简而言之,这些生物打印的微型肿瘤可以被认为是科学界高度现实的实践假人。它们提供了一个接近现实世界的环境来测试新药,确保有希望的候选药物能够有更好的机会在人体试验中取得成功。

这并不是CTIBiotech公司第一次成为头条新闻。它还率先利用生物打印技术生产功能性人体组织,用于再生医学、药物开发和皮肤化妆品行业。创始人 McGuckin 和Nico Forraz凭借数十年的癌症研究基础,完善了用于开发微型肿瘤的生物打印技术,希望该技术和组织模型能够改善药物开发平台和预测医学。随着生物打印的不断发展,CTIBiotech 仍然处于欧洲生物打印领域的前沿,展示了创新的可能性。

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