升级的肿瘤模型优化了癌症疗法的搜索

肿瘤细胞不会在与其他细胞分离的培养皿中显示其真实自我。

为了了解它们的真实行为，莱斯大学的研究人员开发了一种升级的肿瘤模型，该模型将骨肉瘤细胞与称为巨噬细胞的免疫细胞放在模仿骨骼的三维结构内。利用该模型，生物工程师Antonios Mikos及其合作者发现，身体的免疫反应可以使肿瘤细胞对化疗更具抵抗力。

这项发表在《生物材料》(Biomaterials)上的研究揭示了为什么一些在实验室中似乎是良好候选者的抗癌药物在实际患者中的表现不如预期。它强调了传统肿瘤建模的弱点，并指出了更有效的癌症疗法。

“用于测试药物性能的现有肿瘤模型不能足够接近地模仿人体的实际环境，”Mikos说。

“我们正试图为实验创造一个更接近实际患者有机体中发生的事情的环境。拥有这样的环境将使我们能够以时间和成本效益的方式测试多种药物。

Mikos的实验室在以前的工作中表明，癌细胞对其底物的机械性能很敏感。

“通常，细胞会在平坦的表面上生长，就像在培养皿中一样，”最近在莱斯大学获得博士学位的Letitia Chim说，他是该研究的主要作者。

“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这些纤维结构组成的，其规模与细胞所能识别的规模相同。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。

脚手架由两种不同的材料制成：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。

“这里的新内容非常有启发性的是，我们增加了下一个层次的复杂性 - 作为肿瘤微环境一部分的免疫细胞 - 并研究了底物的机械反应性与其他细胞的存在如何结合影响肿瘤的发展和行为，”Mikos说。

“在肿瘤中，你不仅有癌细胞，你还有其他细胞发出信号，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(最常见的骨癌形式)的化疗药物之一。

“我们对肿瘤相关巨噬细胞感兴趣，因为它们可以占肿瘤的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伤口愈合信号。在正常组织中效果很好，但也可以使肿瘤受益。

更准确地模拟肿瘤的临床前模型可以帮助研究人员在特定情况下确定最有效的治疗方法。

“这对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其功能的疗法将是有用的，”Mikos说。

“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，其中患者肿瘤的特征用于找到最适合他们的治疗模式，”Chim说。

“我想说的是，这就是未来的个性化医疗愿景：能够回答这个问题，是否有特别的靶向治疗对这位患者有效?”

“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，在每个患者中都以不同的方式出现。这是另一个原因，如果我们能够开发出一种治疗骨肉瘤的个性化药物方法，最终会很棒。

“肿瘤微环境显然在疾病进展和治疗如何展开中起着重要作用，”Mikos说。“这就是为什么我们努力开发一种最佳的复杂性水平，以捕捉活生物体内实际发生的事情的更大图景。

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