新平臺可使癌細胞以卷紙形式生長 有助加速新藥開發(fā)

加拿大工程師研發(fā)出一種以卷紙形式生長癌細胞的新方式，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)及理解癌癥細胞行為方式提供了新手段。

利用傳統(tǒng)培養(yǎng)皿研究癌細胞具有明顯的缺點。腫瘤細胞是以三維方式生長的，而培養(yǎng)皿僅是兩維的。此外，腫瘤中心的細胞要比接近血管、靠近表面生長的細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胞的行為具有很大影響，但已被證明很難在培養(yǎng)皿中進行復制。

為此，多倫多大學化學工程系教授艾莉森·麥圭根將細胞浸漬在海綿狀的多孔材料中，并將其像構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，使細胞適應新的環(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，層中死亡細胞的數(shù)目隨之增加，細胞對氧梯度作出了反應。而那些依然存活的細胞均表現(xiàn)出不同于表層細胞的行為，如更強烈地表達與低氧條件相關的基因。更重要的是，這種變化沿著卷紙長度方向是漸進和連續(xù)的。研究人員表示：“將其拆開后，你會擁有所有獨立的、不連續(xù)的片段以保持跟蹤。”

這種單層設計使其他研究人員亦可簡便地復制使用，從而方便研究人員探求腫瘤中的癌變細胞與非癌變組織細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胞的藥物。