升级的肿瘤模型优化癌症疗法的搜索

肿瘤细胞在与其他细胞分离的培养皿中不会显示出真实的自我。

为了弄清楚它们的真实行为，莱斯大学的研究人员开发了一种升级的肿瘤模型，在旁边放置骨肉瘤细胞免疫细胞被称为巨噬细胞，在三维结构中模仿骨骼。利用这个模型，生物工程师Antonios Mikos和他的合作者发现人体的免疫反应可以使肿瘤细胞对化疗更有抵抗力。

这项研究发表在生物材料，揭示了其中一些原因抗癌药物那些在实验室里看起来很好的候选者在实际患者身上的表现并不像预期的那样好。它强调了传统肿瘤建模的弱点，并为更有效的癌症治疗指明了道路。

Mikos说:“用于测试药物性能的现有肿瘤模型不能足够接近地模拟人体的实际环境。”“我们正试图为实验创造一个更接近实际患者体内情况的环境。拥有这样的环境将使我们能够以一种及时且具有成本效益的方式测试多种药物。”

米科斯的实验室来了以前的工作那癌症细胞对基材的机械性能很敏感。

“通常情况下，细胞会生长在一个平坦的表面上，就像在一个培养皿中这项研究的主要作者、最近在莱斯大学获得博士学位的莉蒂夏·金(Letitia Chim)说。“如果你用显微镜观察我们开发的圆盘状支架，你可以看到它们是由细胞识别的这些纤维结构组成的。细胞可以感觉到这种基质是三维的，而不是平面的——更接近骨骼结构的样子。”

这种支架由两种不同的材料制成:一种非常坚硬的合成聚合物和明胶。通过改变材料的比例，研究人员可以控制纤维的整体刚度。

Mikos说:“这里的新发现和非常有启发性的是，我们增加了下一个层次的复杂性——肿瘤微环境的一部分免疫细胞——并研究了底物的机械反应性和其他细胞的存在如何结合到肿瘤的发展和行为中。”

“在肿瘤中，不仅有癌细胞，还有其他细胞发出信号，这些信号可以影响癌细胞对治疗的反应，”Chim说。

研究人员发现，巨噬细胞引起的炎症增加降低了阿霉素的有效性，阿霉素是用于治疗骨肉瘤的化疗药物之一，这是最常见的骨癌形式。

“我们对肿瘤相关的巨噬细胞很感兴趣，因为它们可以构成肿瘤的50%，”Chim说。肿瘤有时被描述为永远不会愈合的伤口，部分原因是巨噬细胞发出了伤口愈合的信号。在正常组织中效果很好，但对肿瘤也有好处。”

更准确地模拟肿瘤的临床前模型可以帮助研究人员确定在特定情况下哪种疗法最有效。

Mikos说:“这将有助于设计不仅针对癌细胞而且针对免疫细胞的治疗方法，或者触发免疫细胞从根本上改变它们的功能。”

“我们研究的一个主要目标是开发个性化的测试系统或平台，利用患者肿瘤的特征来找到最适合他们的治疗模式，”Chim说。“我想说，这就是个性化医疗的未来愿景:能够回答这个问题，是否有特定的靶向治疗方法对该患者有效?”

“骨肉瘤是一种经常被忽视的罕见疾病。这也是一种非常复杂的疾病，在每个患者身上表现不同。这也是为什么我们最终能够开发出一种治疗骨肉瘤的个性化药物方法的另一个原因。”

“肿瘤微环境显然在疾病进展和治疗过程中起着重要作用，”Mikos说。“这就是为什么我们努力开发一种最佳的复杂性水平，以捕捉活生物体内部实际发生的更大情况。”