韓国の学者らは、3Dプリントされた腫瘍モデルが放射線療法や化学療法の反応を検出するために使用できることを発見した。

韓国の学者らは、3Dプリントされた腫瘍モデルが放射線療法や化学療法の反応を検出するために使用できることを発見した。
出典: BioWorld

最近、ネイチャーの子会社であるネイチャー・バイオメディカル・エンジニアリングは、韓国のポハン工科大学機械工学部のチョ・ドンウー教授とソウル国立大学医学部のペク・スンハ教授による、患者固有の神経膠芽腫チップの開発に関する研究をオンラインで公開した。 3Dバイオプリンティング技術を使用して、患者由来の腫瘍細胞、血管内皮細胞、およびブタの脳組織の細胞外マトリックスを印刷して、がんマトリックスの同心リング構造を形成し、神経膠芽腫の生体内構造、生化学的および生物物理学的特性、および放射状酸素勾配を再構築し、患者の細胞の放射線療法および化学療法に対する反応をin vitroで観察するために使用しました。

背景 神経膠芽腫は最も一般的な脳腫瘍であり、すべての悪性原発性脳腫瘍の約 50% を占めています。個別化腫瘍治療では、患者自身の腫瘍細胞を使用して患者固有の癌モデルを確立することで、患者に最も適した治療計画を効果的にスクリーニングして決定することができ、これは将来の腫瘍治療の重要な開発方向です。患者由来の腫瘍移植動物モデルを確立することで、ある程度は親腫瘍の特性を再現できるものの、この方法には、モデル化に長い時間を要する、成功率が低い、コストが高い、倫理的な問題があるなどの欠点もあります。近年、腫瘍チップの研究開発は、動物モデルのこれらの欠点を克服する可能性を秘めています。腫瘍オンチップは、腫瘍組織の病理学的特徴、ならびに生体外での細胞の生物活性、機械的特性、および生理学的反応を再現するように設計された、マイクロ流体ベースの 3D システムです。

デザインコンセプト 3Dバイオプリンティング技術を使用して、患者由来の腫瘍細胞、血管内皮細胞、および豚の脳組織の細胞外マトリックスを印刷し、がんマトリックスの同心リング構造を形成して、神経膠芽腫の生体内構造、生化学的および生物物理学的特性、および放射状酸素勾配を再構築しました(図1)。




研究ハイライト
1. 豚の脳組織細胞外マトリックスを「バイオインク」として利用
コラーゲンゲルと比較して、ブタ脳組織の細胞外マトリックスによって形成されたゲルでは、神経膠芽腫細胞はより高い細胞増殖率と細胞浸潤効率を示しました。さらに、脳組織の細胞外マトリックスも内皮細胞の血管新生を効果的に促進します(図 2)。

2. 神経膠芽腫の病理学的特徴を再構築する<br /> 神経膠芽腫チップモデルは、元の神経膠芽腫微小環境の 3 つの重要な特徴、すなわち細胞と細胞外マトリックスの相互作用の微小環境、腫瘍組織を取り囲む血管マトリックスの地域構造、および腫瘍組織内の酸素勾配を再現します (図 3)。

3. 患者における放射線治療およびテモゾロミド治療に対する臨床的に観察された耐性を再現する<br /> 薬剤耐性が高く生存率が低い患者から分離された神経膠芽腫細胞は、腫瘍チップにおいて同様の化学放射線療法耐性と高い細胞生存率を示しました(図4)。

図4. 腫瘍チップ内の患者から分離された神経膠芽腫細胞の生存率。グループ X の患者: 化学療法および放射線療法に対する抵抗性が低いまたは中程度で、生存期間は 2 年以上。グループ Y の患者: 化学療法および放射線療法に対する抵抗性が高く、生存期間は 1 年未満。グループ Z の患者: 化学療法後に腫瘍に重度の病変がある。

論文リンク: https://www.nature.com/articles/s41551-019-0363-x

出典: BioWorld

生物学、血管、医学、臨床

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