摘要：
塔夫茨大学领导的研究小组在模拟大脑的微环境中开发了儿童和成人脑癌的三维人体组织培养模型，这是研究脑肿瘤生物和药理反应的重要进展。这项研究发表在今天的《自然通讯》。
研究人员创建了包括脑源性细胞外基质(ECM)在内的模型，ECM是大脑中天然存在的蛋白质和氨基酸与结合糖的复杂网络。ECM不仅为周围的神经组织提供支持，还有助于引导细胞的生长发育。ECM成分的改变与脑肿瘤的进展有关，进而改变肿瘤细胞中的遗传和蛋白表达模式。
早期的研究已经注意到肿瘤细胞和周围ECM之间的这种重要的双向相互作用，并观察到ECM中的蛋白质成分可以阻止或允许肿瘤细胞在大脑中进一步扩散。为了更好地了解肿瘤和ECM之间的动态相互作用，作者开发了一个三维体外系统，在该系统中可以检查不同的ECM成分，并可以确定它们对肿瘤发展的贡献和肿瘤对药物治疗的反应。
这项研究主要关注两种常见类型的脑肿瘤，它们的预后特别差——室管膜瘤(发生在幼儿)和成人胶质母细胞瘤(在成人中，诊断后的中位生存期为1-2年)。一个重要的进展是，这项研究中含有ECM的3D基质允许直接从患者身上获得和研究原代肿瘤细胞的繁殖和研究，并使它们在更类似于大脑的环境中生长。
以前的研究已经在没有ECM的3D支架或球体上检查了已建立的肿瘤细胞系(不一定是感兴趣的肿瘤),或者在二维(层)上传播细胞，从而触发在自然环境中看不到的细胞行为。
该平台的强大功能在于，我们可以调整ECM的成分，找出每种成分在肿瘤生长中的作用，我们可以直接从患者身上看到对肿瘤细胞的作用。另一个重要的特点是，通过Irene Georgakoudi团队对这个项目的贡献，我们可以使用无创双光子激发荧光代谢成像来跟踪细胞的3D生长。换句话说，我们可以使用非侵入性成像来实时评估它们是否可行，是否正在生长，或者是否处于应激和死亡状态。"
在这项研究中发现的结果中，胎儿ECM在3D培养中含有更高水平的胶原蛋白、HA和一些CSPG，在支持肿瘤生长方面比成人ECM更好(胎儿ECM和成人ECM都来自猪脑)。研究人员表示，这一结果与脑癌倾向于改变ECM的概念有关，因此其成分变得更像是支持其生长的“胎儿”。
另一个关键发现是成人胶质母细胞瘤细胞释放的脂质(脂肪)滴的出现，这可能有助于降低许多胶质母细胞瘤细胞的药物敏感性(可能是通过吸收药物)。这可能与3D组织模型和患者存活率差有关。在这些实验之前，没有在体外观察到液滴，这表明该模型是在实验室中研究脑肿瘤行为的有力系统。
作为神经科学、疾病和工程计划(INSciDE)的一部分，作者们共同努力应用工程解决方案(在这种情况下，是基于3D丝绸的基质的开发)来改善对大脑的研究。@塔夫茨).
“通过这个平台，我们有可能更好地了解决定脑肿瘤攻击行为的因素，并筛选药物对患者来源细胞的肿瘤生长的影响，”卡普兰实验室的研究生、本文第一作者迪莎索德(Disha Sood)说。研究。
“尽管这是一个初步的概念，但维持患者来源的肿瘤细胞的可行培养并通过非侵入性代谢跟踪其代谢的能力表明了随着时间的推移监测细胞行为和药物敏感性的可能性，从而为治疗决策提供了基础。”
标签：肿瘤
