شبیه سازی تومور با پرینت سه بعدی
شبیه سازی تومور با پرینت سه بعدی، موضوعی که در این مطلب به آن پرداخته شده دست آوردی جدید است که برای تشخیص و درمان سرطان می تواند بسیار کار آمد باشد. محققان با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی موفق به انجام آن شدند. در ادامه به روش ها و نتایج این تحقیقات می پردازیم.
محققان دانشگاه تل آویو، کل تومور فعال و زنده گلیوبلاستوما را با استفاده از چاپگر سه بعدی چاپ کرده اند. تومور های چاپ شده دارای یک سیستم پیچیده از لوله هایی شبیه به عروق خونی هستند. که از طریق آنها سلول های خونی و داروها جریان می یابند. این مطالعه با عنوان شبیه سازی تومور با پرینت سه بعدی توسط پروفسور رونیت ساتچی فاینارو، دانشکده پزشکی سکلر و دانشکده عصب شناسی ساگول، مدیر مرکز تحقیقات زیست شناسی سرطان و رئیس آزمایشگاه تحقیقات سرطان و نانودارو در دانشگاه تل آویو انجام شد. ابتکار عمل این فناوری جدید توسط دانشجوی دکتری لنا نوفلد انجام شده و سایر محققان آزمایشگاه پروفسور ساتچی توسعه یافته است. ایلام یینی ، نوآ رایسمن ، یائل اشتیلرمن ، دکتر دیکلا بن شوشان ، سابینا پوززی ، دکتر گالیا تیرام ، دکتر آنات الدار بوک و دکتر شیران فاربر.
خب حالا داستان چیه؟
مدل های چاپ سه بعدی زیستی بر اساس نمونه هایی است که مستقیماً از اتاق های عمل در مرکز پزشکی تل آویو سوراسکی از مغز بیماران گرفته شده است. نتایج این مطالعه جدید، امروز در مجله Science Advances منتشر شد. پروفسور ساتچی فاینارو می گوید: “گلیوبلاستوما کشنده ترین سرطان سیستم عصبی مرکزی است. بیشترین بدخیمی مغزی را سرطان گلیوبلاستوما به خود اختصاص داده است. در مطالعه قبلی، ما پروتئینی به نام P-Selectin را شناسایی کردیم. که هنگام رویارویی سلول های سرطانی گلیوبلاستوما با میکروگلیا (سلول های سیستم ایمنی مغز)، تولید می شود. ما متوجه شدیم که این پروتئین مسئول ایجاد اختلالی در میکروگلیا است که در نتیجه آن، ماکروگلیا، به جای حمله به سلول های سرطانی، از آن ها حمایت می کند.”
“ما این پروتئین را در مطالعه کشت دو بعدی در آزمایشگاه پیدا نکردیم اما در تومور هایی که حین عمل جراحی از بیماران خارج شدند به وفور یافت شد. زیرا سرطان ، مانند همه بافت ها، در آزمایشگاه بسیار متفاوت تر از بدن انسان رفتار می کند. لازم به ذکر است که این تفاوت موجب شده که تقریباً 90 درصد از تمام داروهای تجربی در مرحله بالینی شکست بخورند. چون موفقیتی که در آزمایشگاه به دست می آید در بیماران حاصل نمی شود. ”
روش تحقیقاتی این تیم
تیم تحقیقاتی مذکور برای حل این مشکل اولین مدل سه بعدی تومور گلیوبلاستوما را که شامل بافت سرطانی سه بعدی احاطه شده توسط ماتریس خارج سلولی است را ایجاد کرده اند. که حتی از طریق رگهای خونی با محیط خود ارتباط برقرار می کند. پروفسور ساتچی فاینارو می گوید: “این مدل فقط سلول های سرطانی نیست. مدل شبیه سازی شده علاوه بر سلول های سرطانی ، شامل سلول های محیطی مغز است به نام های آستروسیت ها و میکروگلیا که با عروق خونی متصل به یک سیستم میکروسیالی (سیستمی که ما را قادر می سازد موادی مانند سلول های خونی و داروها را به تومور برسانیم) همراه شده اند.”
“در بایوریاکتوری پرینت هر مدل انجام شد که اعضای تیم در آزمایشگاه ساخته اند. مواد اولیه مورد استفاده هیدروژلی که توسط ماتریس خارج سلولی بیمار ساخته شده. خواص فیزیکی و مکانیکی مغز با سایر اندام ها مانند پوست، سینه و یا استخوان متفاوت است. پستان بیشتر از بافت چربی تشکیل شده است، بافت استخوان بیشتر کلسیم است. هر بافت ویژگی های خاص خود را دارد که بر رفتار سلول های سرطانی و نحوه واکنش آنها به داروها تأثیر می گذارد. به همین دلیل، رشد انواع سرطان در پتری دیش های یکسان، محیط بالینی را بطور مطلوب شبیه سازی نمی کند. “
نتیجه این تحقیقات
پروفسور ساتچی فاینارو و همکارانش پس از چاپ سه بعدی موفقیت آمیز تومور، نشان دادند که برخلاف سلول های سرطانی که روی ظروف پتری دیش رشد می کنند ، مدل سه بعدی می تواند برای پیش بینی سریع ، قوی و قابل تکرار، مناسب ترین درمان موثر یک بیمار خاص باشد. پروفسور ساتچی فاینارو گفته است “این رویکرد نوآورانه، توسعه داروهای جدید را با سرعتی بسیار بیشتر از امروز امکان پذیر می کند. امیدوارم در آینده این فناوری تولید داروهای شخصی را برای بیماران تسهیل کند.”
“اگر از بافت یک بیمار را همراه با ماتریس خارج سلولی آن نمونه بگیریم. می توانیم 100 تومور کوچک را از این نمونه سه بعدی تهیه کنیم و بسیاری از داروها را در ترکیب های مختلف آزمایش کنیم تا درمان بهینه این تومور خاص را کشف کنیم.ترکیبات متعددی را می توانیم به طور متناوب بر روی یک تومور شبیه سازی شده با چاپ سه بعدی آزمایش کنیم. همچنین تصمیم بگیریم که کدام یک بیشترین احتمال را به عنوان یک داروی بالقوه دارد. نوآوری ما به ما امکان دسترسی بی سابقه و بدون محدودیت به تومورهای سه بعدی را می دهد. که سناریوی بالینی را بهتر تقلید کرده و امکان بررسی بهینه را فراهم می کند. “
بودجه این مطالعه توسط بنیاد موریس کان ، شورای تحقیقات اروپا (ERC) . صندوق تحقیقات سرطان اسرائیل (ICRF) . انجمن سرطان اسرائیل و بنیاد علمی اسرائیل (ISF) و Check Point Software Technologies LTD تأمین شد.
مرجع
- Lena Neufeld, Eilam Yeini. Noa Reisman, Yael Shtilerman. Dikla Ben-Shushan, Sabina Pozzi, Asaf Madi, Galia Tiram, Anat Eldar-Boock, Shiran Ferber, Rachel Grossman, Zvi Ram, Ronit Satchi-Fainaro. Microengineered perfusable 3D-bioprinted glioblastoma model for in vivo mimicry of tumor microenvironment. Science Advances, 2021; 7 (34): eabi9119 DOI: 10.1126/sciadv.abi9119
