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使用可调细胞外基质建模的脑肿瘤

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  • 2025-03-27 11:03:15
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如果没有足够的舞台设备,就无法正确地进行脑部肿瘤的分期。舞台设备如此彻底且技术娴熟,以至于玩家和道具之间的区别变得模糊。除非标记被标记,否则玩家或癌细胞不会击中标记。只有这样,玩家才可以发出提示或听到他们的台词被喂给他们。

塔夫茨大学(University of Tufts University)的舞台工艺大师已经证明,在脑肿瘤的建模中,如果玩家能够与最真实的细胞外基质(ECM)相互作用,他们的表现将最有说服力。可以将ECM视为风景,服装,道具和灯光-所有这些都可以根据需要进行调整。

由后台出现的塔夫茨大学领导的研究人员提出了一种可调的3D生物工程大脑组织平台。它整合了本地脑源性ECM的微环境提示和实时成像,以系统地评估患者源性脑肿瘤的反应。

详细信息出现在10月4日的《自然通讯》(Nature Communications)上的一篇文章中,“ 原发于小儿和成人脑肿瘤的生物工程组织模型中的3D细胞外基质微环境。”正如“ 3D”所暗示的那样,这种方法旨在全面实现脑肿瘤建模。

该文章的作者写道:“ [我们通用的生物工程3D肿瘤组织系统为破译微环境在脑肿瘤进展中的作用的机理研究奠定了基础。” 该系统使研究人员可以检查不同的ECM成分,并确定它们对肿瘤发展的贡献以及肿瘤对药物治疗的反应。

塔夫茨领导的团队使用该系统创建了包括脑源性ECM在内的模型,ECM是蛋白质和氨基酸与天然存在于大脑中的结合糖形成的复杂网络。ECM不仅为周围的神经组织提供支持,而且还有助于指导细胞的生长和发育。ECM组成的改变与脑肿瘤的进展有关,这反过来又改变了肿瘤细胞中遗传和蛋白质表达的模式。

“以小儿室管膜瘤和成年胶质母细胞瘤为例,含有3D脑ECM的微环境具有平衡的细胞-细胞和细胞-基质相互作用,支持与肿瘤细胞转录组和肿瘤类型特异性和ECM依赖性模式相关的独特表型。发布简介”,该文章的作者写道。“复合模型结构的无标签代谢成像可识别肿瘤类型内在代谢上不同的亚群,并捕获对药物反应具有潜在影响的细胞外含脂质小滴。”

较早的研究已经注意到肿瘤细胞与周围ECM之间的这种重要的双向相互作用,并观察到ECM中的蛋白质成分可以阻止或允许肿瘤细胞在脑中进一步扩散。然而,这些研究通常在没有ECM的3D支架或球体上检查已建立的肿瘤细胞系(不一定是感兴趣的肿瘤),或者将细胞二维散布(覆盖),从而引发在其自然环境中未见的细胞行为。

在当前的研究中,含ECM的3D矩阵允许直接从患者身上繁殖和研究原代肿瘤细胞,并使它们在与大脑更相似的环境中生长。

塔夫脱的戴维·L·卡普兰(David L. Kaplan)说:“该平台的强大之处在于,我们可以调节ECM的组成,以找出每种成分在肿瘤生长中的作用,并且可以观察到对直接源自患者的肿瘤细胞的作用。​​” ,博士,斯特恩家族工程教授以及该研究的资深作者。“另一个重要的特征是,我们可以利用无创双光子激发荧光代谢成像来跟踪细胞的3D生长。换句话说,我们可以使用非侵入性成像来实时评估它们是否可行,正在生长,或处于压力和死亡状态。”

在这项研究中发现的发现中,胎儿ECM在3D培养中比成年ECM更能支持肿瘤生长,其中胎儿ECM含有较高水平的胶原蛋白,乙酰透明质酸和某些硫酸软骨素蛋白聚糖。胎儿和成年ECM均来自猪大脑)。研究人员称,该结果与脑癌倾向于改变ECM的观念有关,因此其成分变得更像“胎儿样”以支持其生长。

另一个关键发现是成年胶质母细胞瘤细胞释放的脂质(脂肪)液滴的出现,这可能有助于降低许多胶质母细胞瘤细胞的药物敏感性(可能是通过吸收药物)。这可能与3D组织模型和患者的不良生存有关。在进行这些实验之前,尚未在体外观察到液滴,这表明该模型是研究实验室中脑肿瘤行为的强大系统。作为神经科学,疾病与工程计划(INSciDE)的一部分,作者们共同努力应用工程解决方案(在这种情况下,开发基于3D丝绸的矩阵)来改善大脑的研究。 @Tufts)。

“通过这个平台,我们有潜力更好地了解决定脑肿瘤的侵袭行为的因素,并筛选药物对患者衍生细胞的肿瘤生长的影响,”卡普兰实验室的研究生,该论文的第一作者Disha Sood说。研究。“尽管这是一个初步的概念,但是能够维持患者源性肿瘤细胞的可行培养并通过无创代谢对其进行代谢跟踪的能力表明,有可能随着时间的推移监视细胞的行为和药物敏感性,从而为治疗决策提供依据。”

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