最致命的脑肿瘤之一首次被成功进行 3D 生物打印，从而产生了迄今为止最完整的实验室培养模型。
特拉维夫大学的科学家在类似大脑的环境中打印了胶质母细胞瘤，其中包括为肿块提供血液的血管。 研究人员表示，这是迄今为止对肿瘤和周围组织最完整的复制，这一突破可能有助于开发治疗方法。
胶质母细胞瘤可能很罕见，但特别可怕。 它在大脑或脑干上生长迅速且具有攻击性，无法治愈，并且几乎总是致命的。
也很难治疗。 因为治疗如此激进，治疗需要非常严格，通常需要化疗和放疗，而患者往往病情严重而无法完成。
从患者身上切除的肿瘤中提取并培养的胶质母细胞瘤组织是医生希望更多地了解这种恶魔癌症的一种途径。 特拉维夫大学的癌症研究人员和纳米科学家 Ronit Satchi-Fainaro 表示，这通常是在培养皿上完成的，是一种非常有用的工具，但它也有局限性。
在之前的一项研究中，她和她的团队发现了一种名为 P-选择素的蛋白质，当胶质母细胞瘤中的癌细胞遇到小胶质细胞在大脑中 - 中枢神经系统中最重要的免疫细胞。
这种蛋白质会触发小胶质细胞支持胶质母细胞瘤，而不是对抗它，这会给人带来毁灭性的后果。
“然而，我们在手术期间切除的肿瘤中发现了这种蛋白质，但在我们实验室的 2D 塑料培养皿上生长的胶质母细胞瘤细胞中却没有发现这种蛋白质，”她解释说。
“原因是，与所有组织一样，癌症在塑料表面上的表现与在人体中的表现非常不同。大约 90% 的实验药物在临床阶段失败，因为实验室取得的成功无法在患者身上重现”。
该团队试图找到解决这一限制的方法，那就是使用胶质母细胞瘤生物墨水，该墨水由来自患者的胶质母细胞瘤细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞制成。 使用涂有形成血管的细胞类型的可移动生物墨水，他们还设法为模型提供功能性血液供应。
每个胶质母细胞瘤模型都是在生物反应器中的水凝胶中进行 3D 打印，该水凝胶基于也取自患者的细胞外基质。
然后，胶质母细胞瘤模型通过血管与细胞外基质连接并通讯，以模拟肿瘤与周围脑组织相互作用的方式。 这提供了一种研究癌症特定于其环境（大脑）的行为方式的方法。
“大脑的物理和机械特性不同于其他器官，如皮肤、乳房或骨骼，”萨奇-法伊纳罗说。
“乳腺组织主要由脂肪组成，骨组织主要由钙组成；每种组织都有自己的特性，这些特性会影响癌细胞的行为以及它们对药物的反应。在相同的塑料表面上生长所有类型的癌症并不是最佳模拟临床环境。”
然后，该团队使用 P-Selectin 测试了他们的模型。 P-选择素抑制剂被引入到培养皿中生长的胶质母细胞瘤培养物以及 3D 打印模型和动物模型中。 在培养皿培养物中，与未处理的对照相比，没有观察到生长或细胞迁移的变化。
对于 3D 打印模型和动物模型，与未经处理的对照组相比，P-选择素抑制剂导致生长速度减慢。
“这个实验向我们展示了为什么潜在有效的药物很少能进入临床，仅仅因为它们在 2D 模型中的测试失败，反之亦然：为什么在实验室中被认为取得了巨大成功的药物，最终却在临床上失败了。,”萨奇-法伊纳罗 说。
基因测序和 3D 打印肿瘤的生长速度也与团队在活体患者中观察到的情况更加吻合。 在 2D 培养皿上，样本会随着时间的推移而发生变化，不再与患者的肿瘤相匹配，但 3D 打印的胶质母细胞瘤仍然与患者样本相似。
此外，2D 培养物均以相同的速度生长； 而 3D 打印的肿瘤则表现出不同的生长速度，这正是在人类和动物身上观察到的情况。
这不仅提出了一种更准确地研究胶质母细胞瘤行为的方法，还可能导致开发针对患者的干预措施的方法。
“如果我们从患者的组织中采集样本及其细胞外基质，我们就可以从该样本中 3D 生物打印 100 个微小肿瘤，并测试多种不同药物的各种组合，以发现针对这种特定肿瘤的最佳治疗方法。”赛奇-菲纳罗解释。
“但也许最令人兴奋的方面是在癌细胞中找到新的可药物靶蛋白和基因——当肿瘤位于人类患者或模型动物的大脑内时，这是一项非常困难的任务。
我们的创新使我们能够前所未有地、没有时间限制地更好地模拟临床场景的 3D 肿瘤，从而实现最佳研究。”
该研究发表于科学进步。
