胶质母细胞瘤是一种罕见但致命的脑癌，非常坚固。外科医生切除肿瘤只是为了看到癌症凶猛地复发。化学疗法和放射疗法的效果有限。大约一半的患者在 18 个月内死亡。
但现在，弗吉尼亚理工大学的科学家们开发了一种新型的胶质母细胞瘤肿瘤微环境 3D 组织工程模型，可用于了解肿瘤复发的原因以及哪些治疗最有效地根除它们——一直到患者特定的水平。
该模型及其开发在 7 月 29 日发表于npj Precision Oncology的论文中进行了描述。
“我们的目标最终是开发一种个性化的医疗方法，我们可以在其中取出患者的肿瘤，在培养皿中建立该肿瘤的模型，在其上测试药物，并告诉临床医生哪种疗法最有效，”说VTC弗拉林生物医学研究所副教授、论文通讯作者Jennifer Munson。
该模型是识别癌症新标志物和疗法的重要一步。使用新模型的研究已经确定了一种了解患者肿瘤的新方法，包括癌细胞自我更新和分化的能力，这是癌症对药物治疗反应的指标。
根据美国国家癌症研究所的数据，每年约有 15,000 人被诊断出患有胶质母细胞瘤。
Munson 是一名组织工程师，也是弗吉尼亚理工大学生物医学工程与力学系的副教授，也是弗吉尼亚理工大学癌症研究联盟的联合主任之一，他于 2014 年开始开发这些模型。虽然存在其他工程模型，但这个模型考虑了除肿瘤细胞以外的细胞类型，以及肿瘤生长和扩散的空间，以及实际肿瘤微环境的其他方面。
Munson 的模型通常有铅笔橡皮那么大，更准确地重建了用于研究的环境，包括中枢神经系统特有的细胞，如星形胶质细胞和小胶质细胞，其比例基于患者体内发现的细胞。
该模型还考虑了组织中细胞之间和周围的流体运动——称为间质液流动——已知这会增加肿瘤并加速癌症的扩散。模型中的流体流动还可以轻松测试药物疗法。
微环境对于理解胶质母细胞瘤为何如此难以治疗至关重要。尽管可以切除肿瘤，但肿瘤细胞往往会侵入周围组织，在那里它们变得更有害或对治疗产生抗药性，从而使癌症复发。
“我们希望尽可能地模仿那种环境，因为那是你以后要用药物治疗或进行任何形式的后续治疗的环境，”Munson 说。
Munson 和她的团队使用这些模型来测试不同治疗的影响，分析癌细胞如何侵入组织、它们如何增殖、它们自我更新的能力以及有多少细胞死亡。他们发现结果差异很大，这突出了个性化医疗方法对胶质母细胞瘤的重要性以及能够重建个体患者肿瘤微环境的价值。
“该模型可以帮助我们回答问题，例如，我们可以预测治疗反应吗?”蒙森说。“我们能否看到这些不同的细胞类型如何影响肿瘤细胞的行为，或者我们能否更好地了解这种微环境，使医生能够更有效地治疗通常生存机会较差的患者?”
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