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我們能在實驗室條件下重建三維腫瘤嗎?

2016-08-23

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抗癌藥物研發的失敗率要遠高于其他疾病領域,其中95%在臨床前實驗中有療效的先導化合物在臨床實驗中被淘汰。這說明目前的臨床前實驗模型和病人的腫瘤組織之間存在著顯著的差異。最近中美冠科生物與英國諾丁漢大學合作,共同開發出了一個可用來培養人源腫瘤細胞的三維系統。這個三維系統可以用來在體外模型中檢測抗癌藥物的藥效,并且比目前常用的二維體外模型有著更好的預測性能。

組成器官的細胞受著復雜多變的三維調節,而這種調節對于它們的生理特征是十分重要的。一個細胞的三維結構會影響它對于外界信號的應答能力,并激活特定的信號通路。癌細胞和正常細胞一樣,依賴于細胞之間以及細胞與細胞外基質之間的三維互動。而癌細胞是通過建立一個獨特的生態位來實現這種互動的,即腫瘤微環境(TME)。

由于易于獲取、操作簡單,目前應用最為廣泛的研究模型包括體外培養的二維腫瘤細胞系或者通過皮下腫瘤進行體內培養的腫瘤細胞系。但是由于這些模型不能有效預測抗癌藥物的藥效,關于它們與病人腫瘤組織的吻合程度的問題變得日益迫切。這是因為生長在二維體外培養環境中的腫瘤細胞已經適應了扁平的塑膠表面,使得許多腫瘤細胞的原始特征發生了變化。

由皮下接種癌細胞而產生的異種移植臨床前模型通常會導致快速生長、未經分化的腫瘤組織。這種腫瘤也不具備它們所模擬的病人體內腫瘤的結構和生物學表型。

另外,一些重要的腫瘤組織特征也并不總是能在二維培養細胞或者由細胞系衍生出的異種移植模型中保留,比如病人體內腫瘤組織中會影響藥效或者抗藥性的基因表達標記。

最后,腫瘤細胞與腫瘤微環境之間的關系對于藥效有著重要的影響。然而這項指征卻不能在二維培養細胞或者細胞系衍生的異種移植模型中反映出來。這項不足進一步突顯了發展更好的研究模型用于藥效檢測的重要性。這種模型應該能夠更全面地反映腫瘤組織的生物學特征,以便用于檢測那些靶向腫瘤的特定分子特征的新型藥劑。

最近發表的一篇論文中,來自諾丁漢大學的研究者與中美冠科生物合作,設計了一種新型系統,可以將由人源腫瘤異體移植模型(PDX)分離的腫瘤細胞進行三維培養。這是一種可用于體內藥物學研究的具有高度預測性的臨床前模型。

PDX模型保存了所有原發腫瘤的初始特征,并且有著和病人十分相似的臨床反應。 三維腫瘤培養方法(3D TGA)采用由PDX腫瘤中通過新鮮分離、冷凍的細胞,或者PDX的原代細胞,在一個組成與體內環境十分相似的梯度結構上培養。同時系統中提供人源腫瘤成纖維細胞(CAF),一種腫瘤微環境中常見的細胞類型。

這項研究表明,一系列實體腫瘤都可以在三維環境中培養,同時新的抗癌藥物也可以用這種三維培養方法來檢測活性。通過這種培養方法,研究小組能夠在體外條件下復現體內腫瘤的抗藥性機制。更為重要的是,研究人員發現,當3D TGA中存在人源CAF的時候,腫瘤細胞對許多抗癌藥物的抗藥性增強了。這些結果表明三維培養方法充分反映了TME對于抗藥性的影響,是一個檢測抗癌藥藥效極為有效的方法。

這項研究還發現,那些臨床中常用的抗癌藥對于三維間接體內模型以及與患者相匹配的體內模型有著同樣的藥效,從而進一步驗證3D TGA 做為一個高通量抗癌藥篩選系統的性能。

中美冠科生物一向致力于不斷發展更為準確的研究模型和實驗方法,從而推動臨床前腫瘤學研究的進展。最新發展的3D TGA與中美冠科生物已經發展的其他三維模型互為補充,可以幫助客戶更好地進行抗癌藥評估和研發。

如果想要獲得我們最新的三維細胞培養平臺的使用說明,了解中美冠科生物 3D TGA 和其他三維模型的更多信息,以及我們用于體外和間接體內抗癌藥物篩選系統的性能,請聯系我們

Topics: Oncology

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