新的3D打印肿瘤模型能够实现更快、更便宜和更少痛苦的癌症治疗

所提出的芯片上癌症模型的摘要。图片来源：科学报告(2023)。DOI：10.1038/s41598-023-40680-x

　　由跨学科研究人员组成的国际团队成功创建了一种更好的复杂癌症 3D 建模方法。滑铁卢大学的团队将尖端生物打印技术与合成结构或微流控芯片相结合。该方法将帮助实验室研究人员更准确地了解异质性肿瘤：具有多种癌细胞的肿瘤，通常以不可预测的模式分散。

　　该研究“通过 3D 生物打印肿瘤芯片模型控制共培养系统中的肿瘤异质性”出现在《科学报告》中。

　　传统上，医生会对患者的肿瘤进行活检，提取细胞，然后将它们培养在实验室的扁平培养皿中。“50 年来，这就是生物学家理解肿瘤的方式，”应用数学博士后研究员、该研究的主要作者 Nafiseh Moghimi 说。“但十年前，人体试验中反复出现的治疗失败让科学家们意识到，二维模型并不能捕捉体内真实的肿瘤结构。”

　　该团队的研究通过创建一个 3D 模型来解决这个问题，该模型不仅反映肿瘤的复杂性，还模拟其周围环境。

　　这项研究是在应用数学教授 Mohammad Kohandel 的监督下在数学医学实验室进行的，结合了多个学科的进步。“我们正在加拿大创造一些非常非常新的东西。也许只有几个实验室正在做一些接近这项研究的事情，”莫吉米说。

　　首先，该团队创建了聚合物“微流控芯片”：蚀刻有模仿患者肿瘤周围血流和其他液体的通道的微小结构。

　　接下来，该团队培养了多种类型的癌细胞，并将这些细胞培养物悬浮在他们自己定制的生物墨水中：明胶、藻酸盐和其他旨在保持细胞培养物存活的营养素的混合物。

　　最后，他们使用挤出生物打印机(一种类似于 3D 打印机但用于有机材料的设备)将不同类型的癌细胞分层到准备好的微流控芯片上。

　　结果是复杂癌症的活体三维模型，科学家可以用它来测试不同的治疗模式，例如各种化疗药物。

　　Moghimi 和她的团队对创建复杂的乳腺癌模型特别感兴趣。继皮肤癌之后，乳腺癌是女性中最常见的癌症。

　　乳腺癌的治疗尤其具有挑战性，因为它在转移时表现为含有多种类型细胞的复杂肿瘤。依靠一两次活检的细胞来准确代表整个肿瘤可能会导致治疗计划无效和结果不佳。

　　3D 打印的肿瘤模型体现了新技术如何为晚期乳腺癌等严重疾病提供更快、更便宜和更少痛苦的治疗。

　　更多信息：

　　Nafiseh Moghimi 等人，通过 3D 生物打印肿瘤芯片模型控制共培养系统中的肿瘤异质性，科学报告(2023)。