Ученые Университета штата Пенсильвания пополнили копилку сенсационных исследований в области изучения рака.
В рамках нового проекта посвященного изучению заболевания, которое является одной из основных причин смертности во всем мире, ученые создали 3D биопринт раковой опухоли молочной железы и подвергли ее терапии.
На снимке сканирующей электронной микроскопии видно, как клетка рака молочной железы (голубая) была атакована Т-клетками (красные), которые были сконструированы специально для распознавания онкологии. Madhuri Dey/Pennsylvania State University
Согласно результатам испытаний, проведенных в Ozbolat lab, новая технология позволит с высокой точностью моделировать опухолевые образования. Ученые считают, новое изобретение ляжет в основу будущих исследований и способов лечения рака без использования испытаний "in vivo" и "in vitroм".
"Новая концепция позволит, нам лучше понять, как клетки иммунной системы человека взаимодействуют с массивными новообразованиями", — рассказывает Ибрагим Озболат, проф. в области инженерных наук и биомедицины из Pennsylvania State University.
"Разработанная нами технология представляет собой платформу для клинических испытаний, позволяющую безопасно и точно оценивать экспериментальные терапии. Этот уникальный научный инструмент покажет иммунологам и биологам, как растет опухоль, как она взаимодействует с клетками человека и как она метастазирует и распространяется в организме".
Новая техника
Для того чтобы точно локализовать опухоли в трех измерениях и изготовить ткань, разработчики воспользовались методом аспирационной биопечати.
Сформировав из ткани васкуляризированную модель опухоли молочной железы, исследователи обнаружили, что ее можно успешно лечить как химиотерапией, так и иммунотерапевтическими препаратами.
Для оценки точности модели опухоли ученые использовали доксорубицин - химиотерапевтический препарат на основе антрациклина, широко используемый в терапии эпителиальные опухолей молочной железы.
Обнаружив, что биопечатная опухоль реагирует на препараты, авторы исследования совместно с д-ром Дерья Унутмазом, иммунологом из Jackson Laboratory, провели испытания клеточной иммунотерапии.
В работе использовались человеческие CAR-T клетки.
В своей работе эксперты воспользовались генно-модифицированными CAR-T клетками человека. Ученые выявили агрессивный подтип клеток рака молочной железы и приступили к лечению. В ходе эксперимента было установлено, что клетки биопечатной опухоли вызвали благоприятный иммунный ответ и уничтожили раковые клетки всего через 72 часа после начала лечения.
"В нашей модели используются клетки человека, так что это фактически очень упрощенная версия нашего организма", — отметил Озболат. "В естественной микросреде организма существует огромное количество механизмов, которые мы не в состоянии воспроизвести или даже подумать об этом. Мы пытаемся найти простое в сложном. Мы хотим понять фундаментальные принципы работы этих систем. Нам необходимо оптимизировать этот процесс, потому что у нас нет времени ждать, пока опухоли будут расти в своем естественном темпе"
В настоящее время специалисты работают с опухолями, удаленными у реальных женщин, страдающих раком молочной железы.
Данное исследование проводится при поддержке Национального института рака, Национального научного фонда, Мемориального фонда доктора медицины Х.Г. Барсумяна и компании TUBITAK.
Материалы были опубликованы 3 октября в журнале Advanced Functional Materials and Biofabrication.
Источники: Journal Advanced Functional Materials and Biofabrication, Journal Interesting Engineering, The Pennsylvania State University
1. (https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ac925a)
2. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202203966)
3. (https://interestingengineering.com/health/3d-bioprinted-breast-cancer-tumors)
4. (https://www.psu.edu/news/research/story/researchers-3d-bioprint-breast-cancer-tumors-treat-them-groundbreaking-study/)
