蘇州納米所黃潔副研究員等CEJ：生物3D打印構(gòu)建乳腺癌-血管-骨共培養(yǎng)模型用于體外研究乳腺癌骨轉(zhuǎn)移和藥物敏感性
乳腺癌骨轉(zhuǎn)移是晚期乳腺癌最常見的并發(fā)癥之一，乳腺癌骨轉(zhuǎn)移后常伴隨著骨疼痛、脊神經(jīng)壓迫和病理性骨折等并發(fā)癥，進一步加重患者的病情，但是傳統(tǒng)的2D細(xì)胞模型和實驗動物模型都難以真實模擬乳腺癌細(xì)胞通過血管轉(zhuǎn)移至骨的全過程，導(dǎo)致臨床前藥物篩選的準(zhǔn)確率較低。
近期，中國科學(xué)院蘇州納米所黃潔副研究員等為了模擬和深入考察原發(fā)腫瘤通過血管到達(dá)骨微環(huán)境的動態(tài)轉(zhuǎn)移過程，采用“一步法”生物3D打印技術(shù)構(gòu)建了由腫瘤、中空血管和骨組織組成的三維仿生共培養(yǎng)轉(zhuǎn)移模型，并且將其應(yīng)用于抗腫瘤藥物的藥效測試評估（圖1）。
圖1. “一步法”生物3D打印構(gòu)建乳腺癌-血管-骨轉(zhuǎn)移模型
科研人員利用甲基丙烯?；髂z分別和乳腺癌細(xì)胞（MDA-MB-231）、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）和成骨細(xì)胞（h-OB）混合后進行載細(xì)胞生物3D打印構(gòu)建了乳腺癌-血管-骨共培養(yǎng)模型。該共培養(yǎng)模型高度模擬了原生腫瘤的轉(zhuǎn)移微環(huán)境；在中空血管結(jié)構(gòu)的管腔中形成了致密的血管網(wǎng)絡(luò)并且血管網(wǎng)絡(luò)能夠延伸至相鄰的腫瘤和骨組織中，重現(xiàn)了血管化組織的形成過程（圖2）；再現(xiàn)了乳腺癌細(xì)胞從原發(fā)部位通過血管向骨組織的動態(tài)侵襲行為（圖3）。此外，血管化共培養(yǎng)模型能夠進一步促進腫瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和異位定植。與2D細(xì)胞模型和3D單細(xì)胞培養(yǎng)模型相比，3D共培養(yǎng)模型中的乳腺癌細(xì)胞對抗癌藥物的耐藥性更高，并能有效反映抗癌藥物對腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的抑制作用。因此，該工作所構(gòu)建的生物3D打印共培養(yǎng)轉(zhuǎn)移模型有助于深入了解乳腺癌遷移的過程和機理，這為藥物臨床前研究提供了一個更加模擬體內(nèi)乳腺癌轉(zhuǎn)移微環(huán)境的藥篩平臺。
圖2. 乳腺癌-血管-骨轉(zhuǎn)移模型的血管化過程
圖3. 乳腺癌細(xì)胞在轉(zhuǎn)移模型中的遷移行為
上述研究以3D bioprinted tumor-vessel-bone co-culture scaffold for breast cancer bone metastasis modeling and drug testing為題，近期發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Chemical Engineering Journal上，中國科學(xué)院蘇州納米所類器官創(chuàng)新中心博士生程勝男為論文第一作者，鄧宗武研究員、黃潔副研究員和張智軍研究員為共同通訊作者。
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