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特拉维夫研究人员用3D打印技术在脑癌研究上取得突破

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研究人员特拉维夫大学美国科技公司(TAU)利用患者细胞3D打印出了首例胶质母细胞瘤,这可能使改进脑癌治疗的新方法成为可能。

TAU团队通过3D生物打印癌症组织和影响其发展的周围组织,创造了他们声称的“世界上第一个”完整功能的胶质母细胞瘤3D模型。个性化的模型使研究人员能够在精确模拟单个患者的肿瘤和大脑的环境中测试新药的功效,并有可能显著加快脑癌新药的开发。

TAU癌症研究项目Morris Kahn 3D生物打印主任、该研究的首席研究员Ronit Satchi-Fainaro教授说:“我们的创新为我们提供了前所未有的3D肿瘤,更好地模拟临床场景,使最佳研究成为可能。”“癌症像所有组织一样,在培养皿或试管中与在人体内的表现非常不同。

“大约90%的实验性药物在临床试验中失败,因为在实验室取得的成功不能在患者身上复制。”

与脑癌

众所周知,胶质母细胞瘤具有高度的侵袭性,占脑肿瘤的大多数。这种肿瘤扩散迅速且难以预测,用现有的方法如手术、放疗和化疗进行治疗具有挑战性。因此,被诊断为恶性胶质瘤的患者的平均寿命只有14 ~ 15个月。

虽然新药可能导致更好的患者结果,但实验室的现有药物开发方法是耗时的,并且不展示治疗如何在个人患者的身体中工作。TAU研究团队正在寻求与其新的3D印刷的胶质母细胞瘤模型解决这个问题,这些问题模仿生命癌症恶性肿瘤。

“如果我们从患者的肿瘤中取出样品,以及周围组织,我们可以从这个样品中3d生物版,以各种组合测试许多不同的药物,以发现这种特定肿瘤的最佳治疗,”Satchi-Fainaro说。“或者,我们可以在3D生物印刷肿瘤上测试许多化合物,并决定哪个是进一步发展和投资作为潜在药物的最有希望的。”

Satchi-Fainaro表示,在癌症细胞中识别蛋白质和基因的能力可以作为药物的新靶点,是她的团队的突破中最令人兴奋的方面。在测试过程中,研究人员使用这种技术瞄准了一种特定的蛋白质机制,他们之前已经确定了这种蛋白质机制会导致免疫系统帮助胶质母细胞瘤扩散,而不是攻击癌细胞。通过这种方法,他们能够延缓胶质母细胞瘤的生长并阻止其发展。

左起为伊莱姆·耶尼、莱娜·纽菲尔德、萨奇-法纳罗教授。特拉维夫大学。
左起为伊莱姆·耶尼、莱娜·纽菲尔德、萨奇-法纳罗教授。特拉维夫大学。

3D生物打印的胶质母细胞瘤

研究人员的3D印刷肿瘤模型由凝胶组合物组成,其类似于大脑,包括血液细胞和药物可以流动的血管样管的复杂系统。因此,该模型可以模拟真正的肿瘤如何发展和对治疗作出反应。

Tau团队使用来自患者的胶质母细胞瘤的生物样本,直接在手术室中进行,进行3D模型中癌细胞的遗传测序。这使它们能够复制每种肿瘤的特定生长速率和行为,结果更好地预测治疗疗效,药物目标发现和新药发育。

Satchi-Fainaro说:“在我们从病人身上打印肿瘤的过程中,我们去手术室,从肿瘤中提取组织,然后根据病人的核磁共振成像打印出来。”“然后,我们有大约两周的时间来测试所有不同的疗法,评估它们对特定肿瘤的疗效,然后得出哪种疗法最适合的答案。”

在未来,Satchi-Fainaro希望她的团队的新型3D打印肿瘤模型能够以比目前更快的速度开发新药,同时为脑癌患者提供真正的个性化药物和治疗。

有关这项研究的进一步信息可参阅题为:微工程可灌注3D生物打印胶质母细胞瘤模型用于体内模拟肿瘤微环境,在科学推进期刊上发表。该研究由E. yeini,N.Reisman,Y.Shtilerman,D. Ben-Shushan,S. Pozzi,A. Madi,G.Tiram,A. Eldar-Boock,S. Ferber,S. Ferber,R. Grossman,Z. Ram和R. Satchi-Fainaro。

3D打印技术在癌症治疗方面取得了进展

根据美国癌症协会,癌症死亡人数到2040年将达到1600万,一个呼吁质疑当前治疗的疗效的图。研究人员和科学家越来越多地研究3D BioPlinting如何帮助癌症患者的诊断和药物发育,并且已经实现了这一领域的几种突破。

去年8月,劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)研究人员的总和3D生物打印与计算流模拟为了更好地了解癌症肿瘤的形成,不久之后,来自华盛顿州立大学(WSU)开发了一个大豆注入的3D印刷骨状脚手架可以对抗癌细胞。

在其他地方,来自韩国的一支球队峨山医疗中心有3D打印帮助乳房组织保留的外科指导在癌症手术期间三维系统CollPlant最近宣布合作发展3D生物打印软组织结构用于乳腺癌幸存者的乳腺重建治疗。

最近,美国加州理工学院旧金山加州大学用3D打印解锁了靶向癌症治疗的新方法。它们开发了DNA装载的3D印刷结构,命名为'chemofilters'它能够将化疗药物导向受影响的器官,而远离健康组织。

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特色的图像显示左起为伊莱姆·耶尼、莱娜·纽菲尔德、萨奇-法纳罗教授。特拉维夫大学。

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