ブログ

Jun 24, 2023

腫瘍の不均一性を共同で制御

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13648 (2023) この記事を引用 344 アクセス 15 Altmetric Metrics の詳細 がん治療抵抗性は、さまざまな種類の細胞と細胞の存在によって引き起こされます。

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13648 (2023) この記事を引用

344 アクセス

15 オルトメトリック

メトリクスの詳細

がん治療抵抗性は、腫瘍内のさまざまな種類の細胞の存在と不均一性によって引き起こされます。 腫瘍の細胞間相互作用および細胞と微小環境の相互作用は、腫瘍の進行と浸潤に重要な役割を果たしており、診断や化学療法に対する耐性に重要な影響を及ぼします。 この研究では、腫瘍の不均一性をモデル化するために、制御された構造を備えたヒドロゲルマトリックス中に分散された共培養細胞からなる乳がん腫瘍微小環境の 3D バイオプリント in vitro モデルを開発します。 我々は、腫瘍は癌細胞を含む共培養ヒドロゲル構築物で表現できる一方で、その微小環境は化学勾配を生成できるマイクロ流体チップでモデル化できると仮説を立てています。 乳がん細胞 (MCF7 および MDA-MB-231) および非腫瘍形成性乳腺上皮細胞 (MCF10A) をアルギン酸ゼラチン ハイドロゲルに埋め込み、マルチカートリッジ押出バイオプリンターを使用して印刷しました。 私たちのアプローチにより、共培養システムにおける細胞の位置と配置を正確に制御でき、さまざまな腫瘍構造の設計が可能になります。 特定の初期位置に 2 つの異なるタイプのセルを含むサンプルを作成し、各セル タイプの密度を注意深く制御しました。 細胞はランダムに混合されるか、連続した層に配置されて細胞の不均一性が生じます。 化学誘引物質への細胞遊走を研究するために、我々は、緩やかな化学勾配を有するチャンバー内に化学微小環境を開発した。 概念の実証として、このデバイスを使用して、さまざまな比率の MCF10A 細胞の存在下で上皮増殖因子勾配に向かう MDA-MB-231 細胞のさまざまな移動パターンを研究しました。 私たちのアプローチには、3D バイオプリンティングとマイクロ流体デバイスの統合が含まれており、さまざまな患者に見られる腫瘍構造を代表する多様な腫瘍構造を作成します。 これは、がん細胞の挙動を高い空間的および時間的解像度で研究するための優れたツールとなります。

乳がんは女性に最も多いがんであり、全体では 2 番目に多いがんです1。 2018 年には 200 万人以上の新規感染者が発生し、そのうち 30% 以上の女性が死亡しました1。 乳がんの悪性度は、既知の乳腫瘍の不均一性によるものである可能性があります2。 腫瘍の不均一性は患者間（腫瘍間不均一性）および個々の腫瘍内（腫瘍内不均一性）で観察されており、これが乳がんの攻撃性や治療上の課題につながっています3。 腫瘍は、異なる特性を持つ表現型の異なる癌細胞集団で構成されている可能性があるため、生検で得られた腫瘍標本は正確な腫瘍組成を表しません。 腫瘍内不均一性の場合、腫瘍は異なる表現型の細胞集団で構成されており、異なる細胞表現型、細胞密度、または腫瘍内での局在によって識別できます4,5。

従来のモデルには乳がんの空間的細胞不均一性が欠如しており、通常は外部刺激やストレスに依存するため、生理学的腫瘍の形成や研究が困難となっています6。 二次元 (2D) 培養モデルも腫瘍の不均一性や微小環境を模倣することはできません 7 が、in vivo での腫瘍の増殖は、がん細胞が常に細胞外マトリックス (ECM) と密接に接触している三次元 (3D) 環境で発生します。そして他の細胞。 3D がんモデルの開発は、酸素と栄養素の勾配の存在、細胞間相互作用、薬物の浸透、静止細胞の部分集団などの腫瘍の重要な側面を再現することにより、治療に対する腫瘍の反応を予測する上で経済的および倫理的な利点をもたらします8。 さらに、3D in vitro モデルは 2D 研究と in vivo 研究の間の橋渡しとなり、それによって前臨床研究で犠牲になる動物の数が減少します9。 いわゆる腫瘍オンチップ システムの 3D 培養にマイクロ流体システムを追加することにより、TME の再現がさらに正確になり、がん生物学に対する貴重な洞察が得られます 10,11。