纽约大学 (NYU) 的研究人员开发了一种 3D 打印模型，可以复制癌细胞扩散的条件。该模型发表在《生命科学联盟》杂志上，使科学家能够研究以前难以获得的转移过程。这可能为早期发现和治疗有全身扩散风险的癌症提供新的机会。该研究论文的标题为“肿瘤微环境离体模型内出现的转移特征的直接可视化”。
由于预防、诊断和治疗方面的进步，许多癌症患者有很好的康复机会。然而，有些肿瘤继续扩散到其他器官，这称为转移。转移瘤特别难以治疗，并且是大多数癌症死亡的原因。
在纽约大学 3MIC 模型中，这些肺球体展示了营养良好区域和缺血区域之间的差异，支持了转移形成的研究（图片©纽约大学）
纽约大学生物学教授、该研究的主要作者卡洛斯·卡莫纳·方丹 (Carlos Carmona-Fontaine) 解释道：
“研究很大程度上被动的肿瘤细胞获得移动和转移能力的时刻对于癌症治疗至关重要。不幸的是，直接观察这种转变几乎是不可能的，这就是为什么目前没有针对癌症进展中这一重要步骤的治疗方法。”
大多数转移细胞出现在氧气和营养物质稀缺的肿瘤深层组织层中。这种资源的稀缺在引发转移方面起着至关重要的作用。然而，由于细胞的位置，很难在患者或常见的实验室模型中观察到这一过程。
微型肿瘤模型“3MIC”（3D微环境室）
为了解决这个问题，研究人员开发了一种微型肿瘤模型，模拟肿瘤细胞产生转移特性的特定条件。该模型称为“3MIC”（3D 微环境室），可以使用显微镜实时观察肿瘤细胞。他们利用 3D 打印技术设计了模型，能够对深层和营养贫乏的细胞进行详细成像。
Carmona-Fontaine 说：“缺乏营养和氧气是转移发展最重要的条件之一，特别难以复制，但这可能是 3MIC 最伟大的创新。”
该模型还允许研究人员添加其他细胞类型，例如巨噬细胞和成纤维细胞，已知这些细胞在转移形成过程中与肿瘤细胞相互作用。这使他们能够研究肿瘤细胞在不同代谢条件下如何迁移、侵入以及与这些其他细胞合作。
研究人员的有趣结果
在他们的研究中，研究人员能够证实促进转移的已知因素（例如缺氧）也在 3MIC 模型中发挥作用。令人惊讶的是，他们的研究还表明，低氧水平会降低肿瘤环境的 pH 值，使其呈酸性，从而间接促进转移形成。
此外，研究人员还表明，某些药物，例如活性成分紫杉醇的化疗变体，通常作用于肿瘤细胞，但对 3MIC 模型中资源匮乏的肿瘤细胞无效。这可能表明，转移性癌细胞由于内在的变化而对药物更具抵抗力，而不仅仅是由于药物浓度较低。
Carmona-Fontaine 补充道：“我们在 3MIC 观察到的情况可能会创造一个保护肿瘤免受某些治疗的环境，这可以解释为什么转移瘤如此难以治疗。”
使用 3MIC 模型，研究人员现在专注于在细胞扩散之前识别转移的早期迹象。这可以用作诊断工具来预测转移并测试可能中断这一过程的潜在治疗靶点。
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