加拿大工程師研發(fā)出一種以卷紙形式生長癌細(xì)胞的新方式，不僅可模擬腫瘤的3D生長環(huán)境，還可在數(shù)秒鐘之內(nèi)展開。一期《自然·材料》雜志描述的此研究平臺，為加速新藥開發(fā)及理解癌癥細(xì)胞行為方式提供了新手段。

利用傳統(tǒng)培養(yǎng)皿研究癌細(xì)胞具有明顯的缺點(diǎn)。腫瘤細(xì)胞是以三維方式生長的，而培養(yǎng)皿僅是兩維的。此外，腫瘤中心的細(xì)胞要比接近血管、靠近表面生長的細(xì)胞接觸到更少的氧氣和營養(yǎng)。這些微妙的、基于位置的差異對細(xì)胞的行為具有很大影響，但已被證明很難在培養(yǎng)皿中進(jìn)行復(fù)制。

為此，多倫多大學(xué)化學(xué)工程系教授艾莉森·麥圭根將細(xì)胞浸漬在海綿狀的多孔材料中，并將其像構(gòu)建模塊一樣堆疊起來，創(chuàng)建出非常逼真的3D模型。

麥圭根將一短條多孔紙狀支持材料與體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的凝膠狀膠原及癌細(xì)胞浸漬在一起，并將其泡在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)液中一整天，使細(xì)胞適應(yīng)新的環(huán)境。然后，將紙條繞金屬芯卷起來，形成了一個工程化腫瘤，并在分析腫瘤細(xì)胞行為前將其培養(yǎng)數(shù)天。

將卷紙展開后，研究小組發(fā)現(xiàn)內(nèi)層和外層之間具有明顯差異。隨著氧水平下降，層中死亡細(xì)胞的數(shù)目隨之增加，細(xì)胞對氧梯度作出了反應(yīng)。而那些依然存活的細(xì)胞均表現(xiàn)出不同于表層細(xì)胞的行為，如更強(qiáng)烈地表達(dá)與低氧條件相關(guān)的基因。更重要的是，這種變化沿著卷紙長度方向是漸進(jìn)和連續(xù)的。研究人員表示：“將其拆開后，你會擁有所有獨(dú)立的、不連續(xù)的片段以保持跟蹤。"

這種單層設(shè)計使其他研究人員亦可簡便地復(fù)制使用，從而方便研究人員探求腫瘤中的癌變細(xì)胞與非癌變組織細(xì)胞之所以不同的緣由。利用這些差異，或?qū)⒓铀匍_發(fā)出只針對腫瘤同時又能保留健康細(xì)胞的藥物。