#伊夫小课堂# 179期
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以色列3D打印出世界首例活体恶性脑肿瘤模型，将彻底改变癌症治疗的研究
来自以色列特拉维夫大学的一支研究团队使用3D生物技术打印出了世界上第一个成型的恶性脑肿瘤，包括流动的血管和周围的脑组织。该3D打印的胶质母细胞瘤肿瘤是以手术期间采集的患者样本为基础，周围环绕着复杂的血管系统，血细胞和药物可以通过这些管流过，模拟人体内真正的肿瘤。
该研究于上周三发表在《科学进展》杂志上，领导该研究的是Ronit Satchi-Fainaro（罗尼特·萨琪-法纳洛）教授，与博士生Lena Neufeld合作进行的。
胶质母细胞瘤是最致命的脑癌类型。
肿瘤的3D模型突破了二维培养皿中微环境的局限性，可以帮助更多实验药物或药物靶点的发现和开发，并且将针对患者的个性化医疗提高到一个全新的水平，从而很更快速、更可靠地找到最合适患者的治疗方法。
该研究由莫里斯卡恩基金会、欧洲研究委员会、以色列癌症研究基金会、以色列癌症协会、以色列科学基金会和 Check Point Software Technologies 资助。
在此之前，癌细胞都是在二维塑料培养皿上生长的，在对治疗方案进行实验时，研究人员会将两个培养皿中各放入1000个细胞，然后用实验药物处理其中一个，一般在两三天后，就能看到实验组的癌细胞大幅减少，而对照组继续每天繁殖。当获得良好结果时，癌症研究人员会将这种药物转移到临床上。
萨琪教授说：我们至少三四年来一直用这样的方式测试癌症新药，明明在实验室中获得良好效果，当转移到临床使用时效果却并不好，90%的药物都不起作用了。因此我开始思考，或许是我们使用了错误的癌症模型来测试药物。
对于更贴近患者肿瘤环境的迫切需要来自于萨琪教授最近完成的一项研究中，团队发现当胶质母细胞瘤癌细胞遇到大脑免疫系统时会产生一种蛋白质，称为P-Selectin蛋白质。这种蛋白质是导致免疫系统失败的原因，它会使免疫细胞不再攻击癌细胞，从而使癌症扩散。研究团队在手术切除肿瘤的时候发现了这种蛋白质，但是在实验室的平面培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞中却没有。
3D打印重建微观环境
该3D打印的肿瘤模型由癌细胞组成，还重建了“大脑中的微环境”——包括特化的神经胶质细胞、中枢神经系统和血管内的主要先天免疫效应细胞。这些血管连接在同一个管道系统，团队可以通过该系统将红细胞和白细胞以及不同的药物输送到肿瘤模型，以更好地预测什么是有效的。
最重要的是，在生物反应器中使用从患者的细胞外基质中取样和复制的水凝胶，从而模拟组织本身，并重现了肿瘤及其生长环境的关键特性，例如可塑性和弹性。
大脑的物理特性和病变机制不同于皮肤、乳房或骨骼等其他器官，每种组织都有自己的特性，这些特性会影响癌细胞的行为以及对药物的反应。
首先，我们在 2D 培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞培养物中测试了一种能抑制我们最近发现的P-Selectin蛋白质的物质，发现处理过的细胞与未接受任何治疗的对照细胞之间的细胞分裂和迁移没有差异。相比之下，在过度表达蛋白质的动物模型和3D生物打印模型中，我们能够通过阻断P-Selectin蛋白来抑制胶质母细胞瘤的生长和繁殖。
接下来，该团队对 3D 模型中生长的癌细胞进行了基因测序，并将它们与培养皿和患者大脑中生长的癌细胞进行了比较。与在塑料中生长的细胞相比，该实验表明 3D 生物打印的肿瘤和患者细胞之间有更大的相似性。
胶质母细胞瘤是一种侵袭性疾病，部分原因是它是不可预测的。当将混杂的胶质母细胞瘤细胞分别注射到模型动物中时，某些癌细胞会保持休眠状态，而另一些癌细胞却会导致肿瘤迅速发展。在培养皿上，这些混合的肿瘤都以相同的速度生长，而3D打印肿瘤却保留了其独特的异质性，即不同的癌细胞发展速度不同。
打印肿瘤的未来
该团队花了五年时间才创建了 3D 生物打印肿瘤，他们希望这一突破将永久改变癌症研究。如果从患者的组织中取样，连同其细胞外基质，可以从这个样本中 3D 生物打印 100 个微小肿瘤，测试许多不同的药物，以发现针对特定肿瘤的最佳治疗方法，但最令人期待的用途是用来发现新的可药物靶蛋白和基因，因为当肿瘤位于脑部时，不论是患者还是动物模型，研究起来都相当困难。
萨琪团队的理想计划是像打印胶质母细胞瘤一样创造其他肿瘤部位，例如肺癌或乳腺癌晚期患者的转移性脑肿瘤。他们正在以色列Sheba（舍巴）医学中心启动一项临床试验，以验证这项技术，试验预计持续6个月。
该技术创新为医学团队提供了前所未有的机会，可以更贴近现实地模拟临床的肿瘤环境，从而进行更好的癌症研究。
来自以色列特拉维夫大学的一支研究团队使用3D生物技术打印出了世界上第一个成型的恶性脑肿瘤，包括流动的血管和周围的脑组织。该3D打印的胶质母细胞瘤肿瘤是以手术期间采集的患者样本为基础，周围环绕着复杂的血管系统，血细胞和药物可以通过这些管流过，模拟人体内真正的肿瘤。
该研究于上周三发表在《科学进展》杂志上，领导该研究的是Ronit Satchi-Fainaro（罗尼特·萨琪-法纳洛）教授，与博士生Lena Neufeld合作进行的。
胶质母细胞瘤是最致命的脑癌类型。
肿瘤的3D模型突破了二维培养皿中微环境的局限性，可以帮助更多实验药物或药物靶点的发现和开发，并且将针对患者的个性化医疗提高到一个全新的水平，从而很更快速、更可靠地找到最合适患者的治疗方法。
该研究由莫里斯卡恩基金会、欧洲研究委员会、以色列癌症研究基金会、以色列癌症协会、以色列科学基金会和 Check Point Software Technologies 资助。
在此之前，癌细胞都是在二维塑料培养皿上生长的，在对治疗方案进行实验时，研究人员会将两个培养皿中各放入1000个细胞，然后用实验药物处理其中一个，一般在两三天后，就能看到实验组的癌细胞大幅减少，而对照组继续每天繁殖。当获得良好结果时，癌症研究人员会将这种药物转移到临床上。
萨琪教授说：我们至少三四年来一直用这样的方式测试癌症新药，明明在实验室中获得良好效果，当转移到临床使用时效果却并不好，90%的药物都不起作用了。因此我开始思考，或许是我们使用了错误的癌症模型来测试药物。
对于更贴近患者肿瘤环境的迫切需要来自于萨琪教授最近完成的一项研究中，团队发现当胶质母细胞瘤癌细胞遇到大脑免疫系统时会产生一种蛋白质，称为P-Selectin蛋白质。这种蛋白质是导致免疫系统失败的原因，它会使免疫细胞不再攻击癌细胞，从而使癌症扩散。研究团队在手术切除肿瘤的时候发现了这种蛋白质，但是在实验室的平面培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞中却没有。
3D打印重建微观环境
该3D打印的肿瘤模型由癌细胞组成，还重建了“大脑中的微环境”——包括特化的神经胶质细胞、中枢神经系统和血管内的主要先天免疫效应细胞。这些血管连接在同一个管道系统，团队可以通过该系统将红细胞和白细胞以及不同的药物输送到肿瘤模型，以更好地预测什么是有效的。
最重要的是，在生物反应器中使用从患者的细胞外基质中取样和复制的水凝胶，从而模拟组织本身，并重现了肿瘤及其生长环境的关键特性，例如可塑性和弹性。
大脑的物理特性和病变机制不同于皮肤、乳房或骨骼等其他器官，每种组织都有自己的特性，这些特性会影响癌细胞的行为以及对药物的反应。
首先，我们在 2D 培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞培养物中测试了一种能抑制我们最近发现的P-Selectin蛋白质的物质，发现处理过的细胞与未接受任何治疗的对照细胞之间的细胞分裂和迁移没有差异。相比之下，在过度表达蛋白质的动物模型和3D生物打印模型中，我们能够通过阻断P-Selectin蛋白来抑制胶质母细胞瘤的生长和繁殖。
接下来，该团队对 3D 模型中生长的癌细胞进行了基因测序，并将它们与培养皿和患者大脑中生长的癌细胞进行了比较。与在塑料中生长的细胞相比，该实验表明 3D 生物打印的肿瘤和患者细胞之间有更大的相似性。
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