东方时讯网胶质母细胞瘤(GBM)是原发性脑癌最常见和恶性的形式。迫切需要更有效的GBM治疗方法，因为当前治疗方案的中位生存期为15个月。科学家面临的困难之一是开发克服治疗耐药性的GBM治疗方法。GBM肿瘤细胞侵入周围的脑组织并获得由肿瘤微环境(TME)中的因素介导的抵抗力。依赖于培养中生长的肿瘤细胞的传统药物筛选缺乏TME，这突出表明需要更好的筛选模型来克服侵袭介导的治疗耐药性。1
研究人员使用3D模型来研究多种类型的癌症，但当前大多数GBM模型侧重于一次检查TME的一种元素。弗吉尼亚理工大学的生物工程师JenniferMunson创建了一个人类GBMTME模型，其中包含患者来源的GBM干细胞、人类星形胶质细胞和小胶质细胞，以及参与肿瘤发生的称为间质液流的生物物理力。2研究人员根据GBM行为的四个关键指标(肿瘤细胞死亡、侵袭、增殖和干性)评估了他们的模型。
研究人员围绕这四个指标，研究了每个TME元素对患者来源的GBM细胞结果(例如活力和增殖)的影响，并研究了GBM细胞和神经胶质细胞之间的细胞间通讯。研究人员发现，七个源自患者的细胞系的结果各不相同，并且模型中的间质流显着增加了神经胶质瘤细胞的增殖和干性。他们还指出，神经胶质细胞影响肿瘤模型中神经胶质瘤细胞的侵袭和干性，可能与细胞因子CCL2的神经胶质表达有关。
此外，研究人员还检查了体外和体内药物反应之间的相关性，并探讨了他们的工程系统是否可以预测小鼠异种移植GBM模型的体内存活率。在工程模型中，神经胶质瘤对药物治疗的干性反应与两种不同的患者来源细胞系的异种移植药物反应相关，并预测了异种移植药物反应。3D模型中的肿瘤细胞侵袭和增殖都不能预测小鼠的结果，但表达干性标记CD71的细胞百分比可以预测小鼠的存活。“我们认为入侵与一些生存结果有更强的相关性……所以，这有点令人惊讶，”蒙森说。
该模型提供了一种整体方法来评估GBMTME的影响并将体外药物反应与体内存活率进行比较。“这是一个非常令人兴奋的项目，”西北大学神经外科副教授阿提克·艾哈迈德(AtiqueAhmed)说，他没有参与这项研究。“这开启了进行个性化治疗的可能性。如果你真的能够创造出这些[肿瘤模型]……这将使我们能够帮助筛选药物并为个体患者量身定制治疗方法。”
事实上，这种工程方法的一个希望是建立一个比动物模型更适合精密药物高通量筛选的系统。“黄金标准是这些异种移植模型，我们感兴趣的一个重要部分是，我们需要这些吗?”蒙森说。“所以这就是我们现在正在尝试做的，实际上是收集患者数据……跳过鼠标，开始制作这些个性化系统，然后跟踪患者以了解他们的结果。”这种以患者为中心的3D工程肿瘤模型推动了在胶质母细胞瘤治疗中实施精准医学并克服治疗耐药机制的努力。