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研究人员使用3D细胞培养技术重现胰腺癌组织

胰腺癌是一种威胁生命的疾病,患者的生存率非常低,尽管做出了种种努力,但胰腺癌的治疗仍然充满挑战。这是因为胰腺癌的特征是存在“纤维化”,这是一种在生理性伤口愈合过程出错时发生的病理性瘢痕形成过程。

因此,对付胰腺癌,详细了解驱动纤维化的机制至关重要。但是,用于研究胰腺癌的实验模型尚未能够完全复制人体组织中的纤维化程度。

为此,冈山大学的研究人员,包括Mitsunobu R. Kano教授和Hiroyoshi Y. Tanaka助理教授,找到了一种“在体外”(在实验室中)再生胰腺癌组织的方法。

他们使用三维(3D)细胞培养技术,设计了一种将胰腺癌细胞与纤维化成分混合在一起以产生类似于人胰腺癌的组织的方法。他们的发现发表在《生物材料》上。负责研究的卡诺教授解释说:“没有癌症是一个孤岛。

在胰腺癌中,纤维化组织通常比癌细胞本身占据更多的空间。虽然已经报道了许多胰腺癌的3D模型,但我们的模型是第一个允许调整模型中纤维化程度的模型。”

但是,为什么纤维化首先会阻碍癌症的治疗呢?具体而言,致密而厚的纤维化组织阻碍了药物渗透到肿瘤中,并限制了抗肿瘤免疫力。

尽管进行了数十年的深入研究,但胰腺癌的5年生存率仍约为9%,因此有必要对胰腺癌纤维化的基础机制及其病理生理学和治疗学方面有更深入的了解。”

冈山大学药物生物医学系研究主任兼助理教授田中裕义

因此,科学家着手寻找了解胰腺癌纤维化机制的方法。

但是,这并非易事,因为当前使用的胰腺癌实验模型(尤其是体外模型)无法复制在胰腺癌中可见的纤维化成分。因此,科学家们认为建立重要的胰腺癌模型非常重要,该模型不仅包括癌细胞,而且包括与纤维化有关的细胞。

还有其他挑战:研究小组的分析显示,人胰腺癌组织中纤维化占据的面积在患者中占40%至80%。卡诺教授说:“患者之间存在很大的异质性,为了使我们的3D细胞培养模型完全类似于人类胰腺癌,我们希望确保我们能够在任何给定的纤维化程度下重建组织。”

纤维化主要由称为“成纤维细胞”的细胞和成纤维细胞分泌的其他细胞外基质成分组成。考虑到这一点,研究团队提出了一个简单的策略:以不同比例混合和培养胰腺癌细胞和成纤维细胞。

田中笑着回忆说:“这个策略似乎太简单了,无法实现,但是确实令我们感到惊喜的是!” 该研究小组成功地表明,通过改变固定数量的成纤维细胞接种的胰腺癌细胞的比例,它们可以在体外产生具有不同纤维化程度的胰腺癌组织。

重要的是,他们表明,可以通过实验调整这些组织中纤维化所占的面积,以匹配临床观察范围内的纤维化量。

研究小组还继续使用该模型成功理解了胰腺癌所特有的成纤维细胞“表型”发生的分子机制。

科学家们乐观地认为,这种新颖的模型可以补充其他公认的胰腺癌模型,尤其是在纤维化方面。卡诺教授总结说:“关于我们的模型的伟大之处在于,它非常容易创建。”

“我们相信这将在机理研究以及筛选针对纤维化的药物方面将是有用的。这仅仅是开始,但我们希望在胰腺癌的治疗中产生真正的改变。”

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