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我们能在实验室条件下重建三维肿瘤吗?

2016-08-23

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抗癌药物研发的失败率要远高于其他疾病领域,其中95%在临床前实验中有疗效的先导化合物在临床实验中被淘汰。这说明目前的临床前实验模型和病人的肿瘤组织之间存在着显著的差异。最近中美冠科生物与英国诺丁汉大学合作,共同开发出了一个可用来培养人源肿瘤细胞的三维系统。这个三维系统可以用来在体外模型中检测抗癌药物的药效,并且比目前常用的二维体外模型有着更好的预测性能。

组成器官的细胞受着复杂多变的三维调节,而这种调节对于它们的生理特征是十分重要的。一个细胞的三维结构会影响它对于外界信号的应答能力,并激活特定的信号通路。癌细胞和正常细胞一样,依赖于细胞之间以及细胞与细胞外基质之间的三维互动。而癌细胞是通过建立一个独特的生态位来实现这种互动的,即肿瘤微环境(TME)。

由于易于获取、操作简单,目前应用最为广泛的研究模型包括体外培养的二维肿瘤细胞系或者通过皮下肿瘤进行体内培养的肿瘤细胞系。但是由于这些模型不能有效预测抗癌药物的药效,关于它们与病人肿瘤组织的吻合程度的问题变得日益迫切。这是因为生长在二维体外培养环境中的肿瘤细胞已经适应了扁平的塑胶表面,使得许多肿瘤细胞的原始特征发生了变化。

由皮下接种癌细胞而产生的异种移植临床前模型通常会导致快速生长、未经分化的肿瘤组织。这种肿瘤也不具备它们所模拟的病人体内肿瘤的结构和生物学表型。

另外,一些重要的肿瘤组织特征也并不总是能在二维培养细胞或者由细胞系衍生出的异种移植模型中保留,比如病人体内肿瘤组织中会影响药效或者抗药性的基因表达标记。

最后,肿瘤细胞与肿瘤微环境之间的关系对于药效有着重要的影响。然而这项指征却不能在二维培养细胞或者细胞系衍生的异种移植模型中反映出来。这项不足进一步突显了发展更好的研究模型用于药效检测的重要性。这种模型应该能够更全面地反映肿瘤组织的生物学特征,以便用于检测那些靶向肿瘤的特定分子特征的新型药剂。

最近发表的一篇论文中,来自诺丁汉大学的研究者与中美冠科生物合作,设计了一种新型系统,可以将由人源肿瘤异体移植模型(PDX)分离的肿瘤细胞进行三维培养。这是一种可用于体内药物学研究的具有高度预测性的临床前模型。

PDX模型保存了所有原发肿瘤的初始特征,并且有着和病人十分相似的临床反应。 三维肿瘤培养方法(3D TGA)采用由PDX肿瘤中通过新鲜分离、冷冻的细胞,或者PDX的原代细胞,在一个组成与体内环境十分相似的梯度结构上培养。同时系统中提供人源肿瘤成纤维细胞(CAF),一种肿瘤微环境中常见的细胞类型。

这项研究表明,一系列实体肿瘤都可以在三维环境中培养,同时新的抗癌药物也可以用这种三维培养方法来检测活性。通过这种培养方法,研究小组能够在体外条件下复现体内肿瘤的抗药性机制。更为重要的是,研究人员发现,当3D TGA中存在人源CAF的时候,肿瘤细胞对许多抗癌药物的抗药性增强了。这些结果表明三维培养方法充分反映了TME对于抗药性的影响,是一个检测抗癌药药效极为有效的方法。

这项研究还发现,那些临床中常用的抗癌药对于三维间接体内模型以及与患者相匹配的体内模型有着同样的药效,从而进一步验证3D TGA 做为一个高通量抗癌药筛选系统的性能。

中美冠科生物一向致力于不断发展更为准确的研究模型和实验方法,从而推动临床前肿瘤学研究的进展。最新发展的3D TGA与中美冠科生物已经发展的其他三维模型互为补充,可以帮助客户更好地进行抗癌药评估和研发。

如果想要获得我们最新的三维细胞培养平台的使用说明,了解中美冠科生物 3D TGA 和其他三维模型的更多信息,以及我们用于体外和间接体内抗癌药物筛选系统的性能,请联系我们

Topics: Oncology

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