Nat Commun：实验室培养的肿瘤模型或有望帮助改善胰腺癌患者的治疗和疾病预后

2021年9月29日 讯 /生物谷BIOON/ --如今，人类癌症的患者衍生体内模型已经成为现实，但其周转时间不足以满足当前的临床应用，因此研究者就迫切需要开发出能再现体内肿瘤生物学特性的定制化体外模型，这些模型尤其有利于胰腺导管腺癌的研究，对于这类癌症而言，当前疗法的失败归因于较高的癌症干细胞含量以及高密度的基质细胞和细胞外基质。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology”的研究报告中，来自英国伦敦大学学院等机构的科学家们通过研究在实验室中创建了一种3-D胰腺癌肿瘤模型，其结合了生物工程基质和患者衍生的细胞，从而有望用于开发并检测靶向性疗法的治疗效率。

PA-ECM共组装矩阵的设计与表征。

图片来源：Osuna de la Peña, D., et al. Nat Commun 12, 5623 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25921-9

研究者表示，他们所开发的多细胞3-D微环境能利用患者机体衍生的细胞来重现肿瘤细胞在胰腺癌中的生长方式以及如何对化疗药物产生反应。胰腺癌是一种难以治疗的爱着那个，特别是在患者机体癌症扩散前其都不会有任何疾病迹象或症状，这类癌症通常对疗法耐受且患者的生存率低于其它癌症类型，胰腺癌患者诊断后5年的存活率仅为5%-10%。

研究者David Osuna de la Pena表示，如今在治疗胰腺癌上我们面临着量大障碍，即非常密集的蛋白质基质和主要参与疾病复发和转移的高度耐受性癌症干细胞（CSCs）的存在；文章中，研究人员设计了一种基质，在其中癌症干细胞能与其它细胞类型相互作用，并共同表现地像在体内一样，从而就为以更现实的方式来检测不同疗法的效率提供了一定的可能性。研究人员非常有必要改进3-D模型来研究患者机体中肿瘤的生长和进展，并检测其对新型疗法的反应；目前，90%的临床前测试成功的癌症疗法在临床试验的早期阶段都失败了，仅有不到5%的肿瘤药物在临床试验中取得了一定的成功。

临床前测试大多依赖于二维（2-D）实验室细胞培养物和动物模型的组合来预测对疗法的反应，然而，常规的2-D细胞培养物并不能模拟肿瘤组织的关键特征，而物种间的差异则会导致许多在动物宿主机体中成功的疗法在人类机体中无效；因此，研究人员就需要新型的实验性3-D癌症模型来更好地重现人类肿瘤微环境，并纳入患者的特定差异。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25921-9

自组装是生物系统可控地将多个分子和细胞组装成功能性组织的一个重要过程；利用这一过程，研究人员就制造出了一种新型的水凝胶生物材料，其优胰腺癌中所发现的多种特异性蛋白质组成，这种形成机制或能使得关键的细胞类型加入，从而就能创造出模仿患者机体肿瘤特征的生物性环境。研究者Mata教授说道，利用人类癌症模型在开发治疗疾病上变得非常常见，但将其投入临床应用的一个主要障碍就是周转时间；通过利用患者机体衍生的细胞来组装并组织关键的基质组分，我们就能开发出一种全面且可调整的胰腺导管腺癌体外模型；这些模型能够展现出患者机体特异性的转录特征、癌症干细胞功能和强大的致瘤性；总体上，研究人员提供了一个要比类器官和球体培养物更相关的场景，与其它模型相比，药物反应在研究者的自组装培养物中能够得到更好地再现。

研究者认为，这种新型模型或能更加接近于能够在医院中提取的病人机体的肿瘤细胞，并能将其纳入到他们的模型中，并未为特定的癌症寻找到混合疗法，同时给予患者进行治疗；所有这些都是在很短的时间范围内完成的；尽管这种治疗疾病的精准医学的愿景仍然遥遥无期，但本文研究至少为实现它提供了一个简要的步骤。综上，本文研究结果支持了在癌症研究中使用可调整的自组装平台，这或许为后期科学家们开发治疗诸如胰腺癌等多种人类癌症的新型疗法铺平了道路。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Osuna de la Peña, D., Trabulo, S.M.D., Collin, E. et al. Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology. Nat Commun 12, 5623 (2021). doi：10.1038/s41467-021-25921-9