近年來，3D腫瘤模型已成為癌癥生物學(xué)、藥物開發(fā)和醫(yī)學(xué)研究的新工具。常見的3D腫瘤模型包括腫瘤球、類器官、微流體裝置等。腫瘤球和類器官是最常用的兩種模型，基于不同的細(xì)胞來源和制備方案，模擬腫瘤微環(huán)境如結(jié)構(gòu)組織、細(xì)胞分層、營養(yǎng)和氧氣梯度等特征。然而，這些方法仍存在不足，比如構(gòu)建初期的腫瘤模型，其細(xì)胞密度明顯低于天然組織，無法真實(shí)模擬腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞的相互作用；多需要等待幾天甚至幾周，后期模型的細(xì)胞密度才能與天然組織相當(dāng)，增加了研究周期。

美國印第安納州的西拉斐特普渡大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院于2023年在《Materials Today Advances》發(fā)表該文章，研究開發(fā)了一種新的3D腫瘤模型構(gòu)建方法。利用該方法能夠快速制備3D腫瘤模型，細(xì)胞密度和生理特性與自然組織類似，同時(shí)還可調(diào)整墨水成分及打印條件構(gòu)建不同類型的腫瘤模型。

實(shí)驗(yàn)方法：

將腫瘤細(xì)胞與一種含有I 型大鼠尾膠原蛋白和聚（N-異丙基丙烯酰胺-共甲基丙烯酸甲酯）的互滲透聚合物油墨混合，構(gòu)成含有腫瘤細(xì)胞的墨水。再將腫瘤基質(zhì)組織最主要成分的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞（ cancer-associated fibroblasts ，CAFs）用同樣方法制成含有CAFs的墨水。

德國Biofluidix公司的納升級(jí)壓電式點(diǎn)樣器Pipejet安裝在載物臺(tái)控制器上，將上述兩種墨水用Pipejet點(diǎn)樣器以線陣列的方式點(diǎn)印在玻璃孔板中并在37℃固化。固化完成后加入細(xì)胞培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。（圖1）

圖1 噴墨打印過程的示意圖以及組織壓縮應(yīng)力假設(shè)機(jī)理

 

取不同時(shí)間點(diǎn)的腫瘤模型做免疫熒光染色，通過共聚焦顯微鏡觀察不同時(shí)間點(diǎn)腫瘤模型的變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

已有研究表明，相比于腫瘤細(xì)胞，CAF細(xì)胞的收縮性更強(qiáng)，因此預(yù)期加入培養(yǎng)基后，CAF細(xì)胞將收縮得更為緊密，而腫瘤細(xì)胞包裹在其周圍。最終形成基質(zhì)細(xì)胞在內(nèi)、腫瘤細(xì)胞在外側(cè)的結(jié)構(gòu)（圖1）。

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，如預(yù)期所示，隨著時(shí)間變化，逐漸形成CAF細(xì)胞為致密核心，腫瘤細(xì)胞將其完全包裹的腫瘤球（圖2，A），且在接下來兩個(gè)月內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定存在（圖2，D）。

通過分析延時(shí)圖像中細(xì)胞占用的面積，可以計(jì)算出腫瘤球的體積以及響應(yīng)的細(xì)胞密度（圖2 ，B-C）。結(jié)果顯示，在培養(yǎng)24小時(shí)后，3D 類腫瘤細(xì)胞密度已達(dá)到 10⁸個(gè)細(xì)胞每平方厘米，接近天然組織中腫瘤的細(xì)胞密度。說明這種方法可以快速形成類似天然組織細(xì)胞密度的腫瘤球。

在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，作者改變打印方式、調(diào)整打印溫度等，又成功構(gòu)建了具有3D腔體形狀的腫瘤球，以及腫瘤細(xì)胞在內(nèi)側(cè)、CAF細(xì)胞在外側(cè)的腫瘤球。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

利用Pipejet噴墨打印方法制備的腫瘤球，可在短時(shí)間內(nèi)形成類似天然組織的細(xì)胞密度，大大提升實(shí)驗(yàn)效率，還可推廣到其他不同類型的細(xì)胞和腫瘤球模型，有廣泛的應(yīng)用空間。

更多資訊請(qǐng)?jiān)L問文獻(xiàn)全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtadv.2023.100408

Biofluidix是全球領(lǐng)先的研發(fā)制造高精度生物芯片點(diǎn)樣和分液系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，不僅有體系化的點(diǎn)樣分液平臺(tái)，也提供模塊化的皮升、納升和微升分液裝置，能夠兼容第三方設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)點(diǎn)樣和分液。廣泛應(yīng)用與生物、材料、航空、航天等多個(gè)領(lǐng)域。

環(huán)亞生物科技有限公司作為德國Biofluidix公司在中國區(qū)的獨(dú)家代理商，一直為國內(nèi)用戶提供專業(yè)的安裝測試、應(yīng)用培訓(xùn)，技術(shù)支持與售后維護(hù)工作，贏得客戶的一致好評(píng)與信任。環(huán)亞生物科技有限公司將一如既往的支持越來越多的Biofluidix用戶。


▼更多 Biofluidix 產(chǎn)品詳情，請(qǐng)聯(lián)系我們▼
環(huán)亞生物科技有限公司
地址：上海市閔行區(qū)友東路358號(hào)閔欣大廈1號(hào)樓701/703/705室
電話：021-54583565
郵箱：info@apgbio.com
網(wǎng)址：www.apgbio.com

▼更多精彩內(nèi)容，請(qǐng)掃碼關(guān)注我們▼