В состав команды вошли профессор Джеймс Го, доцент Тох Сью Лок и доктор Памела Тан с кафедры биоинженерии инженерного факультета НУЗ, а также доцент Саминатан Суреш Натан с отделения ортопедической хирургии медицинской школы НУС Йонг Лу Линь, которые провели свое исследование с использованием остеосаркомы, которая является наиболее распространенной формой первичного рака кости у детей.Реконструкция опухолей в лаборатории была горячей темой для исследований, поскольку текущих методов тестирования было недостаточно для получения конкретных результатов.Доктор Тан, которая занималась исследованием трехмерной модели для своей докторской диссертации, сказала: «Несмотря на острую необходимость в разработке терапевтических средств против рака, был достигнут незначительный прогресс из-за отсутствия хороших моделей доклинических испытаний лекарств.
Текущая лаборатория Методы тестирования лекарств дают результаты, которые в значительной степени отличаются от результатов тестирования на животных из-за использования двухмерных систем культивирования клеток, которые не могут воспроизвести трехмерные свойства опухолевой ткани ».При тестировании in vitro системы клеточных культур в основном являются двумерными, следовательно, им не хватает структурных особенностей трехмерного микроокружения.
С другой стороны, невозможно проводить крупномасштабные исследования в области молекулярной биологии с использованием экспериментов in vivo. Более того, общество стало все больше беспокоиться об использовании животных в экспериментах.
Профессор Гох сказал, что тканевая инженерия, которая является основным направлением исследований Департамента биоинженерии, может помочь преодолеть эти пробелы, тем самым создав более физиологическую трехмерную модель in vitro. Команда использовала методы тканевой инженерии для создания трехмерной модели опухоли и реконструировала опухолевую ткань на факторы и типы клеток, чтобы сформировать клинически значимую опухоль.
Команда решила использовать шелк для изготовления каркасов, на которых были выращены клетки остеосаркомы, потому что было продемонстрировано, что он обладает превосходными свойствами для прикрепления и роста клеток.Их трехмерная опухолевая конструкция дает результаты, которые намного ближе к результатам, полученным в исследованиях in vivo, по сравнению с двухмерными исследованиями in vitro. Когда химиотерапевтические препараты (которые нацелены на агрессивно растущие клетки) были протестированы на трехмерных опухолевых конструкциях, их эффективность в уничтожении раковых клеток была значительно снижена по сравнению с тестированием тех же препаратов с использованием стандартной двухмерной системы. Более того, терапевтические дозы, обнаруженные с использованием трехмерных опухолевых конструкций, находились в пределах доз, измеренных на мышах, что указывает на то, что эти конструкции могут помочь преодолеть разрыв между лабораторными испытаниями и испытаниями на животных, чтобы повысить результативность и качество скрининга химиотерапевтических препаратов. .Это также первый случай, когда реалистичная трехмерная опухоль была построена в лаборатории с использованием шелковых каркасов в биореакторе под давлением.
Их трехмерная модель опухоли в биореакторе была способна экспрессировать маркеры, которые указывают на способность опухоли инициировать рост кровеносных сосудов на уровнях, почти идентичных таковым в модели на мышах. Опухолевые конструкции также реагировали на лекарства, предотвращающие образование кровеносных сосудов, аналогично тому, как это наблюдается в клинических условиях.
«Наша модель также позволяет изучить, как опухолевые клетки взаимодействуют с клетками окружающей ткани, что приводит к более агрессивному поведению опухоли», — добавил д-р Тан.Команда разработчиков разрабатывала концепцию микросреды опухоли как важный фактор, определяющий поведение опухоли в течение последних 10 лет.
По словам доцента Натана, «недавний вклад доктора Тана пролил замечательный взгляд на механизмы ангиогенеза, которые ранее считались само собой разумеющимися и, возможно, теперь должны быть пересмотрены. Клинически это будет иметь большое значение и для других лекарств».
«В будущем мы будем распространять наши результаты на другие виды рака и включать другие аспекты микросреды опухоли, такие как уровни кислорода в системе, чтобы в конечном итоге создать платформу для тестирования, которая могла бы значительно сэкономить при последующих применениях экспериментальных лекарств», — добавил он.