Soft Matter：3D细胞培养物或能揭示癌细胞如何在机体组织中导航？

开发出能抵御乳腺癌的化疗药物成本昂贵、较为缓慢，且通常效率较低，有95%以上的筛选候选药物都会在患者临床试验中失败。近日，一篇发表在国际杂志Soft Matter上题为“Measuring mechanical cues for modeling the stromal matrix in 3D cell cultures”的研究报告中，来自阿尔托大学等机构的科学家们通过研究开发了一种用于3D细胞培养的新技术，其或许能为研究癌细胞在组织中扩散提供前所未有的见解，这种新技术或能为改善化疗候选药物筛选的有效性铺平了道路，有望在更早的过程中筛选出无活性的候选药物。

研究者Juho Pokki解释道，超越传统的2D细胞培养，生物力学分析技术或能促使乳腺癌细胞在3D细胞培养材料中生长，从而更准确地模拟人体组织的结构。癌细胞实际上能感觉到其所处的组织，其能根据周围环境来改变自身的行为，当其以不同的速度移动时就能感受到不同的压力，而压力可能就是癌症扩散或其运动被机械性阻碍的区别。化疗后，残留的癌细胞就会停留在组织中并开始移动，从而引起癌症复发，这项研究旨在控制癌细胞用来移动的细胞外机制（ECM）的特性，其研究了如何阻断这些残留的癌细胞。

3D细胞培养物或能揭示癌细胞如何在机体组织中导航？

图片来源：Soft Matter (2024). DOI:10.1039/D3SM01425H

癌细胞是全球女性最常见的癌症，也是本文研究的重点，截止到2024年，美国将有超过30万名女性会被诊断为乳腺癌，同时最常见的癌症（乳腺癌、前列腺癌和肠癌）每年也会在欧盟造成30多万人死亡。这项研究中，研究人员所开发的培养技术就能更促使他们详细解释细胞培养样本或同一样本内ECM的可变性。研究者Pokki解释道，我们的分析能促使我们考虑到组织硬度的变化（尤其是相关的硬度），以及其如何影响癌细胞在体内获取、推和拉的方式，甚至在阻力较小的地方也会遵循彼此的路径。

一段时间以来，研究人员已经人知道，当涉及癌症扩散时，ECM的可变硬度或许非常重要，然而，迄今为止，研究人员缺乏能精确测定细胞运动的生物力学的工具，这或许就限制了他们充分深度理解细胞行为的能力。考虑到最近的研究结果，不仅仅是ECM的生物力学特性与癌细胞扩散之间存在重要关联，而且组织硬度和癌细胞耐药性之间也存在一定关联，研究者表示，人体组织的生物力学特性不仅会影响癌症扩散的方式，还会影响癌细胞对药物的反应，从本质上来将，其能吸收或吐出药物，这取决于其所处的机械环境。

这种方法有望从根本上改善对化疗候选药物的筛选，也为更快速地发现针对癌症患者的化疗药物提供新的路径和线索。研究者Pokki及其团队从事这种细胞级的分析技术已经有5年时间了，下一步他们将会重点利用显微镜集成工具来改进对化疗药物的疗效测试。综上，本文研究或能量化基质模型相关的粘弹性，并有望应用于3D培养物中的其它材料。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Linda Srbova,Ossi Arasalo,Arttu J. Lehtonena, et al. Measuring mechanical cues for modeling the stromal matrix in 3D cell cultures, Soft Matter (2024). DOI:10.1039/D3SM01425H