Ихилов Израиль Ichilov
Топ Ихилов
Официальный сайт
Израиль, Тель-Авив, ул. Вайцман 14
Тель-Авив: +972-3-7621629 Москва: +7-495-7773802 Прошу перезвонить

Позвонить в Топ Ихилов

Инновация от израильский учёных: 3D печать полноценной, активной раковой опухоли

Израильские ученые напечатали на 3D принтере раковую опухоль.

Исследователям из Тель-Авивского университета удалось напечатать полноценную, активную раковую опухоль – глиобластому, которую ежегодно диагностируют у 225 жителей Израиля. В структуру печатной опухоли входит бифуркационная система сосудообразных каналов, по которым могут течь клетки крови и лекарственные препараты – точно так же, как в настоящей опухоли. Результаты нового исследования были опубликованы в престижном журнале «Science Advances». Новая технология позволит печатать трехмерные модели конкретных опухолей и тестировать на них различные препараты для того, чтобы подобрать для пациента персонализированную и наиболее эффективную терапию.

«Глиобластома – это самый смертоносный рак центральной нервной системы и самая распространенная первичная раковая опухоль мозга, – сообщила ведущий научный сотрудник, профессор Сачи-Файнаро. – В нашем предыдущем исследовании мы впервые выявили белок P-селектин, который секретируется на участке соединения раковых клеток глиобластомы и клеток микроглии, или иммунных клеток в головном мозге. С другой стороны, этот белок обнаруживается только в опухолях, извлеченных из организма пациентов в ходе операции. Нам не удалось выявить его в клетках двухмерной глиобластомы, выращенной в чашках Петри в лабораторных условиях. Дело в том, что рак, как и любая ткань, на пластиковой поверхности ведет себя совсем по-другому. Эти модели не выдерживают проверки клиническими испытаниями, так как успех, достигнутый в лаборатории, не удается повторить в живом организме».

Чтобы преодолеть это препятствие, группа исследователей под руководством профессора Сачи-Файнаро, при участии аспиранта Лены Нойфелд, разработала первую печатную трехмерную модель глиобластомы. Модель состоит из трехмерной злокачественной ткани, окруженной внеклеточным матриксом и сообщающейся со своей средой через функционирующие кровеносные сосуды, по которым могут циркулировать лекарственные препараты. Успешно напечатав трехмерную опухоль, профессор Сачи-Файнаро и ее коллеги продемонстрировали, что с помощью этой модели можно быстро и эффективно подобрать оптимальную терапию для любого отдельно взятого пациента. Раковые клетки, растущие в чашках Петри, не дают такой возможности.

«Дело не только в самих раковых клетках, – объяснила профессор Сачи-Файнаро. – Важную роль играют и клетки микросреды головного мозга: астроциты, микроглия, кровеносные сосуды, подсоединенные к микрожидкостной системе – то есть, к системе, обеспечивающей проникновение внутрь опухоли кровяных телец и лекарственных препаратов. Мы симулировали ткань внутри биореактора в лабораторных условиях. Для этого мы взяли образец геля, полученного из внеклеточного матрикса пациента, и произвели копирование. В конечном счете, головной мозг не обладает такими физическими и механическими свойствами, какими обладают другие ткани, включая кожу, молочную железу или кость. Он в основном состоит из кальция; у каждой ткани имеются собственные характеристики, и эти характеристики влияют на поведение злокачественных клеток и их способность отвечать на терапию. Выращивание всех видов рака на одном и том же пластике не обеспечивает оптимальную симуляцию клинических условий».

Блокада белка и ингибирование роста раковых клеток

«Мы доказали, что наша трехмерная модель больше подходит для подбора и разработки препаратов, тремя способами. Вначале мы протестировали белок, ингибирующий обнаруженный нами P-селектин, на клетках двухмерной глиобластомы, выращенной на пластинах, и не выявили изменений в распределении или миграции обработанных клеток. Вместе с тем в животных моделях и печатных 3D моделях с высокой белковой экспрессией нам удалось ингибировать прогрессирование глиобластомы за счет блокады белка P-селектина. Что касается тестов на двухмерных моделях, дело обстояло с точностью до наоборот: некоторые случаи, считавшиеся головокружительным успехом в лаборатории, провалили клинические испытания».

Исследование проводилось под руководством профессора Ронит Сачи-Файнаро из Медицинского факультета им. Саклера и Школы неврологии им. Сагола. Профессор Сачи-Файнаро руководит Центром исследований биологии рака, Лабораторией онкологии и наномедицины и проектом 3D печати Морриса. Новую технологию разработала аспирант Лена Нойфелд совместно с сотрудниками лаборатории Иламом Йени, Ноа Райсманом, Яэлем Штиллерманом, доктором Диклой Бен-Шушан, Сабиной Путци, доктором Галией Тирам, доктором Анат Эльдар-Бок и доктором Ширан Фарбер. В основу печатной опухоли легли образцы, взятые от пациентов непосредственно в операционных нейрохирургического отделения в медицинском центре Ихилов в Тель-Авиве.

«Кроме того, в рамках сотрудничества с Лабораторией доктора Асафа Мади в отделении патологической анатомии медицинской школы Тель-Авивского университета мы произвели генетическое секвенирование злокачественных клеток, выращенных в 3D модели, и сравнили их с раковыми клетками двухмерных моделей, выращенных на пластике, а также с клетками пациентов. Мы обнаружили, что клетки печатной опухоли имеют гораздо больше схожих черт с раковыми клетками мозга в их естественной среде. Со временем раковые клетки, растущие на пластине, менялись и теряли всякое сходство с опухолевыми клетками в головном мозге пациента. И наконец, мы получили третье доказательство путем измерения скорости роста опухолей. Глиобластома считается агрессивной опухолью в том числе из-за ее непредсказуемости: если ввести в модели гетерогенные раковые клетки, в одних моделях опухоль окажется спящей, а в других она будет быстро и активно расти. Логично предположить, что человек может умереть по иным причинам, даже не подозревая, что у него была «спящая» опухоль в головном мозге. И напротив: на пластине в лаборатории все опухоли растут с одинаковой скоростью и распространяются по одному и тому же паттерну. Скорость развития опухоли, напечатанной нами на 3D принтере, соответствует показателям роста новообразований у пациентов и в животных моделях».

По словам профессора Сачи-Файнаро, этот инновационный подход позволит как разрабатывать новые препараты, так и выявлять новые мишени для лекарственных средств – и все это в гораздо более быстром темпе, чем в настоящее время. Хотелось бы надеяться, что в будущем эта технология обеспечит персонализированное лечение для каждого пациента.

«Если взять образец ткани пациента вместе с внеклеточным матриксом, из этого образца можно напечатать сотню разных опухолей и протестировать множество препаратов и их комбинаций – и выяснить, какой препарат или комбинация наиболее эффективны в лечении именно этой опухоли. Наша разработка позволяет тестировать различные вещества на опухоли, напечатанной на 3D принтере, и решать, какие вещества стоит исследовать и развивать в дальнейшем. Можно понять, какие препараты стоят того, чтобы инвестировать в них ресурсы и внедрять их в клиническую практику. Но, пожалуй, самое перспективное направление – это поиск белков-мишеней и генов-мишеней в раковых клетках. Искать такие белки и гены в опухолях пациентов или в животных моделях очень сложно. Инновационная разработка дает нам беспрецедентную, бессрочную возможность тщательно изучить трехмерную опухоль, максимально соответствующую опухоли в организме пациента».

Исследование спонсировали Фонд Мориса Кана, Израильский фонд исследования рака (ICRF), Европейский исследовательский совет (ERC), Ассоциация по борьбе с раком, Национальный научный фонд и компания Check Point Software Technologies Ltd.

Другие новости по теме:

Дата публикации: 21.08.2021
Михаил Зейгарник
Работаем без выходных: 24/7
Обслуживание на трех языках: иврит, русский и английский
Введите ваши данные и врач клиники перезвонит вам в течение часа
Whatsapp
с врачом клиники 24/7
×
×
×
×