【Nature子刊】上海交通大学在内的一支国际科学家团队培养的3D胰腺癌肿瘤模型，可有效改善胰腺癌的治疗方法

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作者：Daisy

导读：于9月24日发表在《Nature Communications》的一项新研究中，诺丁汉大学、伦敦玛丽女王大学、莫纳什大学和上海交通大学共同创造了一个多细胞的3D胰腺癌肿瘤模型，利用患者来源的细胞重现胰腺癌中肿瘤细胞的生长方式，研究肿瘤的生长和进展。传统的2D细胞培养物无法模拟肿瘤组织的关键特征，而量身定制的外体内模型，可以真实地回顾它们在体内的表现，这些可能特别有利于胰腺导管腺癌（PDAC）的管理。该模型提供了比类器官和球形培养物更相关的微环境。最重要的是，与其他模型相比，药物反应在其自组装培养中得到了更好的再现。

一支国际科学家团队在实验室里创建了一个三维（3D）胰腺癌肿瘤模型，该模型结合了生物工程基质和来源于患者的细胞，可用于开发和检测靶向治疗。

于9月24日发表在《Nature Communications》的一项新研究中，来自诺丁汉大学、伦敦玛丽女王大学、莫纳什大学和上海交通大学的研究人员创造了一个多细胞的三维微环境，利用患者来源的细胞重现胰腺癌中肿瘤细胞的生长方式，并对化疗药物产生反应。研究人员发表了一篇题为“Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology”的文章。

DOI: 10.1038/s41467-021-25921-9

胰腺癌在肿瘤领域素有“癌症之王”的称号，很难治疗，尤其是在癌细胞扩散之前没有任何迹象或症状。与其他癌症相比，它对治疗产生耐药性，存活率较低，诊断后五年的存活率只有5-10%。

这项研究由英国诺丁汉大学的Alvaro Mata教授、澳大利亚莫纳什大学的Daniela Loessner和中国上海交通大学的Christopher Heeschen领导。David Osuna de la Peña博士是该项目的首席研究员，他说：“治疗胰腺癌有两个主要障碍，一是非常密集的细胞外基质（ECM），二是参与复发和转移的过程——高度抗性癌症干细胞（CSCs）的存在。”近年来，癌症干细胞（CSCs）学说受到了的高度关注和认可。CSCs是在肿瘤组织中存在的一类类似于干细胞具有无限增殖、自我更新和多向分化等干细胞特性的癌细胞，它们往往是恶性肿瘤生长、增殖、耐药、转移的罪魁祸首，特异性地靶向CSCs就有希望攻克癌症。

”在我们的研究中，我们设计了一种基质，在这种基质中，CSCs可以与其他类型的细胞相互作用，共同表现得更像它们在体内的表现，为以更真实的方式进行不同的治疗方法提供了可能性。”

接下来有必要改进3D癌症模型来研究患者的肿瘤生长和进展，并研究对新疗法的反应。目前，90%的临床前试验成功的癌症治疗在临床试验的早期阶段失败，只有不到5%的肿瘤药物在临床试验中成功。

临床前试验主要依靠实验室培养的二维（2D）细胞培养和动物模型来预测治疗反应。然而，传统的二维细胞培养物无法模拟肿瘤组织的关键特征，物种间的差异可能导致许多在动物宿主身上成功的治疗却在人类身上无效。

因此，需要新的实验性三维癌症模型来更好地重建人类肿瘤微环境，并结合患者的特异性差异。

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过程。利用这一过程，该团队创造了一种新的水凝胶生物材料，由胰腺癌中发现的多种但特异的蛋白质制成。这种形成机制使关键的细胞类型能融入，从而创造出能够模拟患者肿瘤特征的生物环境。

Mata教授补充道：“在开发疾病的治疗方法中，使用人类癌症模型变得越来越普遍，但将它们投入临床应用的一个主要障碍是周转时间。通过与患者来源的细胞组装和组织关键的基质成分，我们设计了 基于肽两栖动物 （PA） 与自定义 ECM 组件 （PA-ECM） 的 3D 联合组装的更全面、更可调的胰腺导管腺癌（PDAC）模型。这些培养物保持患者特异性转录特征并表现出 CSC 功能，包括体内强肿瘤原性。总体而言，提供了比类器官和球形培养物更相关的场景。最重要的是，与其他模型相比，药物反应在我们的自组装培养中得到了更好的再现。”

PA-ECM联合组装矩阵的设计和特征

研究人员相信，这种模型能够在短时间内实现——在医院中提取患者的肿瘤细胞，将其纳入模型，找到针对特定癌症的最佳治疗方案，并将其返回给患者的愿景。虽然这种治疗这种疾病的精准医学愿景仍有一段距离，但这项研究为实现这一愿景迈出了重要的一步。

参考资料：

1.https://medicalxpress.com/news/2021-09-lab-grown-tumor-treatment-pancreatic.html

2.https://www.nature.com/articles/s41467-021-25921-9

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。

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