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我国科学家报道全球首个3D打印原代肝细胞癌个体化药筛模型

3D生态网2020-10-18
目前常用的临床前模型是PDX模型,但PDX模型建立成本高,成瘤率底,时间慢,所以这么长时间都没有落地在临床应用;另一种模型是类器官模型(Organoid)

肝癌是世界上最致命的肿瘤之一,肝细胞癌(Hepatocellular Carcinoma, HCC)是最常见的肝癌,占该疾病的90%。目前,经验性全身治疗是晚期HCC患者的首选治疗方法。然而,各种全身性药物对晚期HCC患者的疗效差异很大。仑伐替尼在所有一线或二线全身治疗中均表现出最佳的客观缓解率(ORR),但也只有24%,可见经验性靶向治疗的效率较低。

针对这一问题,我们需要稳定的针对特定患者的个性化体外癌症模型。目前常用的临床前模型是PDX模型,但PDX模型建立成本高,成瘤率底,时间慢,所以这么长时间都没有落地在临床应用;另一种模型是类器官模型(Organoid),目前仍然是最高光的研究成果,但是均匀尺寸和细胞数量的类器官形成过程不可控,且此方法依赖病人原代HCC细胞的固有增殖能力(Ki67),总体成功率不高,无法常规构建个性化类器官模型。

生物3D打印的出现和技术上快速的发展已经可以有效地解决这些问题,北京协和医院肝脏外科毛一雷教授课题组之前已经在GUT上发表成功打印具有功能的肝脏类器官(Hepatorganoid),并具有人肝的药物代谢功能,还在一个肝衰的动物模型上显著延长了动物生存时间;课题组还在这个技术平台上成功构建了用于个性化药物筛选的肝内胆管癌肿瘤模型(Biofabrication发表);而本次在以往的技术基础上,进一步构建出稳定的、高效的人肝癌细胞的体外模型,并成功进行了多种药筛。

近日,北京协和医院肝脏外科毛一雷教授、杨华瑜副研究员和上海科技大学的黄鹏羽教授团队合作在Biomaterials杂志上发表文章Three-dimensional Bio-printing of Primary Human Hepatocellular Carcinoma for Personalized Medicine,使用生物3D打印设备,首次成功构建了肝细胞癌个性化模型,并对4种常用的肝癌靶向药物进行体外个体化筛选,取得了令人意想不到的结果。

本研究主要突破有:

1. 全球首次使用原代肝细胞癌细胞进行体外3D打印,并构建出多个个体化模型,用于不同肝癌靶向药物的个性化药物筛选。

2. 3D打印原代肝细胞癌模型相比PDX和Organoid模型,构建时间大幅缩短(数小时vs. 2-3个月);形状和密度非常均匀并可调控;保留了肝癌的亲本性;构建方法可靠性和稳定性很高,且不依赖与原代肿瘤的固有增殖能力,具有极大的优势和潜力。并且成功进行了有意义的药敏试验。

3. 3D打印个性化肝癌药筛模型的成功建立,提示了这种技术实际上可以不困难地拓展到人体的多种肿瘤,而不局限在肝癌。

4. 以后有希望将该技术用于多种肿瘤的个性化药物筛选,在未来大规模药物检测和肿瘤病人个性化药筛方面可能会有巨大的商业化应用价值。

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