首次成功地 3D 生物打印了一種最致命的腦腫瘤形式，從(cong) 而產(chan) 生了迄今為(wei) 止最完整的實驗室培養(yang) 模型。

3D 打印的膠質母細胞瘤模型的顯微圖像（特拉維夫大學）

特拉維夫大學的科學家在類似大腦的環境中打印了膠質母細胞瘤，包括為(wei) 腫塊提供血液的血管。研究人員說，這是迄今為(wei) 止對腫瘤和周圍組織進行最完整的複製——這是一項有助於(yu) 開發治療方法的突破。

膠質母細胞瘤可能很少見，但它特別可怕。它在大腦或腦幹上快速而積極地生長，無法治愈，並且幾乎總是致命的。

也很難治療。由於(yu) 癌症非常具有侵襲性，因此治療需要非常嚴(yan) 格，通常需要進行化療和放療，而患者往往病得太重而無法完成。

從(cong) 患者身上取出的腫瘤中提取和培養(yang) 的膠質母細胞瘤組織是醫生希望更多地了解這種可怕癌症的途徑之一。特拉維夫大學的癌症研究員和納米科學家 Ronit Satchi-Fainaro 說，這通常在培養(yang) 皿上完成，是一種非常有用的工具 - 但它有局限性。

在之前的一項研究中，她和她的團隊發現了一種叫做 P-Selectin 的蛋白質，當膠質母細胞瘤中的癌細胞遇到大腦中的小膠質細胞（中樞神經係統中最突出的免疫細胞）時，就會(hui) 產(chan) 生這種蛋白質。

這種蛋白質會(hui) 觸發小膠質細胞支持膠質母細胞瘤，而不是對抗它——這對人來說是毀滅性的結果。

“然而，我們(men) 在手術期間切除的腫瘤中發現了這種蛋白質，但在我們(men) 實驗室的二維塑料培養(yang) 皿上生長的膠質母細胞瘤細胞中卻沒有，”她解釋說。

“原因是癌症和所有組織一樣，在塑料表麵上的表現與(yu) 在人體(ti) 中的表現非常不同。大約 90% 的實驗藥物在臨(lin) 床階段失敗，因為(wei) 在實驗室中取得的成功無法在患者身上重現.”

該團隊試圖找到解決(jue) 這一限製的方法是一種膠質母細胞瘤生物墨水，它由來自患者的膠質母細胞瘤細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞製成。使用塗有形成血管的細胞類型的可移動生物墨水，他們(men) 還設法為(wei) 他們(men) 的模型提供功能性血液供應。

每個(ge) 膠質母細胞瘤模型都是在基於(yu) 同樣取自患者的細胞外基質的水凝膠中的生物反應器中進行 3D 打印的。

然後將膠質母細胞瘤模型連接到細胞外基質並通過血管與(yu) 細胞外基質通信，以模擬腫瘤與(yu) 周圍腦組織相互作用的方式。這提供了一種研究癌症行為(wei) 方式的方法，這種行為(wei) 方式特定於(yu) 其環境 - 大腦。

“大腦的物理和機械特性不同於(yu) 其他器官，如皮膚、乳房或骨骼，” Satchi-Fainaro 說。

“乳房組織主要由脂肪組成，骨組織主要是鈣；每種組織都有自己的特性，這些特性會(hui) 影響癌細胞的行為(wei) 以及它們(men) 對藥物的反應。在相同的塑料表麵上生長所有類型的癌症並不是最佳模擬臨(lin) 床環境。”

然後，該團隊使用 P-Selectin 測試了他們(men) 的模型。將 P-選擇素抑製劑引入培養(yang) 皿中生長的膠質母細胞瘤培養(yang) 物，以及 3D 打印模型和動物模型。在培養(yang) 皿培養(yang) 物中，與(yu) 未處理的對照相比，沒有觀察到生長或細胞遷移的變化。

對於(yu) 3D 打印模型和動物模型，與(yu) 未經處理的對照相比，P-選擇素抑製劑導致生長速度較慢。

“這個(ge) 實驗向我們(men) 展示了為(wei) 什麽(me) 可能有效的藥物很少因為(wei) 它們(men) 在 2D 模型中的測試失敗而很少進入臨(lin) 床，反之亦然：為(wei) 什麽(me) 藥物被認為(wei) 在實驗室中取得了驚人的成功，最終在臨(lin) 床試驗中失敗了，” Saitchi-Fainaro 說。

基因測序和 3D 打印腫瘤的生長速度也與(yu) 研究小組在活體(ti) 患者中觀察到的結果更加吻合。在 2D 培養(yang) 皿上，樣本隨時間變化，因此它們(men) 不再與(yu) 患者的腫瘤相匹配，但 3D 打印的膠質母細胞瘤仍然與(yu) 患者樣本相似。

此外，2D 培養(yang) 物都以相同的速度生長；而 3D 打印的腫瘤顯示出不同的生長速度，這在人類和動物中觀察到。

這不僅(jin) 提出了一種更準確地研究膠質母細胞瘤行為(wei) 的方法，還可能導致開發針對患者的幹預措施的方法。

“如果我們(men) 從(cong) 患者的組織中抽取樣本，連同其細胞外基質，我們(men) 可以從(cong) 這個(ge) 樣本中 3D 生物打印 100 個(ge) 微小腫瘤，並測試多種不同藥物的各種組合，以發現針對這種特定腫瘤的最佳治療方法，” Saitchi-Fainaro解釋說。

“但也許最令人興(xing) 奮的方麵是在癌細胞中發現新的可藥物靶蛋白和基因——當腫瘤位於(yu) 人類患者或模型動物的大腦內(nei) 時，這是一項非常艱巨的任務。

我們(men) 的創新為(wei) 我們(men) 提供了前所未有的機會(hui) ，沒有時間限製，可以更好地模擬臨(lin) 床場景的 3D 腫瘤，從(cong) 而實現最佳研究。”