За първи път 3D принтираха смъртоносен тумор на мозъка в лаборатория
За първи път учени сполучливо 3D биопринтираха един от най-смъртоносните тумори на мозъка в лабораторни условия. По този метод те сътвориха неговия най-пълен и отгледан в лабораторни условия модел изобщо.
Учени от Университета в Тел Авив отпечатваха глиобластом в среда, наподобяваща мозъка – в това число кръвоносните съдове, които доставят масата с кръв. Това е най-пълната имитация на израстък и обкръжаващата го тъкан, създавана досега – пробив, който ще спомогне за основаването на лекувания.
Глиобластомът може и да се среща рядко, само че е изключително ужасяващ. Расте бързо и нападателно по мозъка или продълговатия мозък, не може да се излекува и съвсем постоянно е гибелен.
Освен това е сложен за отнасяне. Той е изключително нападателен и надлежно – и терапиите би трябвало да са такива. Пациентите нормално се подлагат на химио- и радиотерапия, които, уви, рядко довършват, защото се утежняват прекалено много.
Лекарите постоянно употребяват тъкани на глиобластом, взети и култивирани от отстранени тумори от пациенти, с цел да научат повече за този рак. Това нормално се случва в петриеви панички и може да е изключително плодотворно, само че има и своите ограничавания, споделя Ронит Сайчи-Файнаро, откривател на рака и наноучен от Университета на Тел Авив.
В предходно изследване тя и нейният екип откриват протеин, наименуван п-селектин, който се създава, когато раковите кафези в глиобластома се срещат с микроглиални кафези в мозъка – най-важните имунни кафези в централната нервна система.
Този протеин кара микроглията да стартира да работи в интерес на глиобластома, а не да се бори с него, което води до опустошителни резултати за индивида.
“Ние обаче успяхме да идентифицираме протеина в тумори, отстранени по време на интервенция, само че не и в кафези на глиобластом, отгледани в лабораторни условия в 2D петриеви панички – изяснява това. – Причината е, че ракът, сходно на всички тъкани, се държи доста по-различно върху пластмасова повърхнина, в сравнение с в човешкото тяло. Приблизително 90 % от всички пробни медикаменти се провалят в клиничния стадий, защото триумфът, реализиран в лабораторията, не се възпроизвежда в пациенти. “
Екипът взема решение да преодолее това ограничаване чрез био мастило на глиобластом, основано от кафези на глиобластома, астроцити и микроглия, извлечени от пациент. С помощта на отстранимо био мастило, покрито с вид кафези, които образуват кръвоносните съдове, те съумяват да снабдят своя модел с функционална кръвоносна система.
Впоследствие моделът на глиобластома е обвързван (и общува) с извънклетъчна матрица чрез кръвоносните съдове – по този начин туморът се подтиква да взаимодейства с обкръжаващата го мозъчна тъкан. По този метод учените получават шанса да учат държанието на рака в характерна за него среда – мозъка.
„ Физическите и механичните свойства на мозъка се разграничават от тези на други органи като кожа, гърди или кости – споделя Сайчи-Файнаро. – Мозъчната тъкан се състои най-много от мазнини, костна тъкан, която е най-вече калций; всяка тъкан има свои лични свойства, които въздействат на държанието на раковите кафези и на метода, по който откликват на медикаментите. Отглеждането на всевъзможни типове рак върху идентични пластмасови повърхности не съставлява оптималната симулация на клиничната среда. “
Впоследствие екипът тества своите модели посредством п-селектин. Учените вкарват инхибитор на п-селектин както в култивираните в петриеви панички глиобластоми, по този начин и в 3D принтираните модели и скотски модели. В петриевите панички не е регистрирана смяна в растежа или клетъчната миграция по отношение на контролните детайли в изследването, които не са били третирани с нищо.
В 3D принтираните и животинските модели обаче инхибиторът на п-селектин забавя растежа по отношение на контролните нетретирани детайли.
„ Този опит ни сподели за какво евентуално ефикасни медикаменти рядко доближават до лечебните заведения, просто тъй като те се провалят на тестванията в 2D модели и противоположното - за какво медикаменти, които са постигнали свръхестествен триумф в лабораторията, се провалят в клиничните изследвания “, добавя Сайчи-Фанаро.
Освен това генетичната секвенция и степента на напредък в 3D принтираните тумори наподобяват много повече тези в живи пациенти. Когато се намират върху 2D петриеви панички, пробите се трансформират с времето и към този момент не съответстват с туморите на пациентите, до момента в който 3D принтираната глиобластома остава сходна с тестът на пациента.
Освен това всички 2D култури порастват с идентична скорост, до момента в който 3D принтираните модели – с друга, което се следи и при хора и животни.
Благодарение на новия модел учените ще могат да изучат доста по-прецизно държанието на глиобластома и даже да разработят характерни за дадения пациент интервенции.
„ Ако вземем проба от тъканта на пациент, дружно с нейната извънклетъчна матрица, ние можем да 3D биопринтираме от тази проба 100 дребни тумора и да тестваме голям брой разнообразни медикаменти в разнообразни комбинации, с цел да открием оптималното лекуване за този характерен израстък – споделя Сайчи-Файнаро. – Но може би най-вълнуващият аспект е откриването на нови протеини и гени в раковите кафези, които да бъдат таргетирани с медикаменти – сходна задача е извънредно сложна, когато туморът се намира в мозъка на човешки пациент или лабораторно животно. Нашата иновация ни дава невиждан достъп – без времеви ограничавания – до 3D тумори, имитиращи по-добре клиничния сюжети, което от своя страна прави изследването оптимално. “
Изследването е оповестено в Science Advances.
Източник: Science Alert
