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Sci Rep:突破!新型3D系统有望彻底阻断癌细胞的转移扩散!

发布时间: 2018-02-08 21:13     来源: 生物谷

每天人体中都会产生大约1000亿个新细胞,这些细胞能与数万亿个老细胞相结合来形成我们赖以生存的组织和器官;有时候当细胞产生时,其DNA所发生的突变就会将细胞转化成为缺陷状态,并对机体造成潜在的健康威胁,通常情况下,当细胞识别到自身的缺陷时就会快速终结自己的生命。但有时候这些突变的细胞并不会自我了结,相反其会不断复制,从而形成能够快速转移的肿瘤组织,如今来自卡内基梅隆大学的科学家们通过研究开发了一种面向病人的模型,同时研究人员有望利用该模型来理解癌细胞的扩散机制,并有效阻断癌症扩散和形成,相关研究刊登于国际杂志Scientific Reports上。

图片来源:medicalxpress.com

据研究者Philip LeDuc介绍,这项研究之所以能够开展,是因为越来越多的科学家都非常感兴趣研究自然科学和癌症之间的关联,肿瘤实际上就是“一大块物体”,那么利用生物化学和物理学手段就能影响癌细胞和肿瘤,当研究人员考虑到上述两个话题之间的关联时,他们就开始将目光转移到了对癌细胞的分析和转移上了,随后他们开发出了一种更加准确且相关的方法来研究癌细胞。

尽管从传统意义上来讲研究人员会在培养皿中来分析细胞,但这项研究中,研究者们开发出了一种新型3D模型,其能够更加精确地反映有机体的生理状况,基于此科学家们就能在与机体高度相似的环境中来分析癌细胞的复杂特性。这项研究中,研究人员利用微流体和微制造的方法开发出了特殊的三维系统,因为细胞存在于三维组织中,自然状态下其无法在二维培养皿中生存。

这种在显微水平下转移流体的微粒体系统由塑料制成,而研究者LeDuc及其同事则希望能够找到一种更具生理意义的系统,随后他们利用胶原蛋白制造出了微粒体系统,胶原蛋白是人类机体中最主要的蛋白质。传统意义上,研究者仅能在塑料培养皿中培养并分析细胞的特性,但我们体内没有任何东西是塑料的,因此拥有一种能高度模拟机体生理系统的3D系统或许能加速推动研究人员从事相关领域的研究。

研究人员所开发出的每一种微粒体设备都含有两个关键组分,即模拟传统血管的一套平行通道,以及嵌入到胶原蛋白中的一组癌细胞;一旦设备被开发出来,通道就会被注入化学刺激物,其会扩散到周围的胶原蛋白中,当来自刺激物中的分子远离通道时就会产生一定的生物分子梯度,这种梯度就能促进嵌入的癌细胞发生移动,这通常会模拟血管的通道。

在患者机体中,如果癌细胞进入到了血液中,砌久汇转移并且形成次级肿瘤组织,很多实体瘤患者常常死于肿瘤转移,而并不是原发性肿瘤位点,这也就是为何科学家们需要阐明如何在第一位点有效阻断癌症转移的原因了。发生转移的癌细胞能从原发性肿瘤位点移动到血液或淋巴系统中,这一过程就需要癌细胞迁移并且改变肿瘤位点来侵入到机体其它组织中去,因此,为了阻断癌症转移,科学家们就需要理解到底是哪种因素会支持癌细胞运动和组织的重塑,当然了,这也就是为何科学家们开发这种新型3D系统的原因了。

研究者Neumann表示,癌症是一种极度异质性的疾病,也就意味着,不同患者机体的癌细胞并不相同,而且甚至在同一肿瘤组织中癌细胞也并不相同,因此,癌症转移也是如此,根据机体中的位置,每一个额外的次级肿瘤也是不同的。为了为每一位患者制定最佳的疗法,研究人员就需要利用这种新型系统来检测来自不同癌症患者机体的肿瘤组织,这个过程最终就会帮助开发个体化及有效的新型疗法。

研究人员所开发的模型能作为患者特异性的模型,从理论上来讲,这种新型模型能够作为一种新型工具,帮助科学家们有效阻断每一位癌症患者机体中癌细胞的转移;未来研究人员希望该系统能够在较长一段时间内帮助改善癌症患者的生活质量和预后。

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