新型3D模型有望揭開癌細胞的真面目

美國卡內基梅隆大學機械工程教授菲利普·勒迪克和博士生詹姆斯·李萬及美國匹茲堡大學乳腺癌研究員卡羅拉·諾伊曼博士合作，開發了一個面向患者的模型。科學家可以使用這個模型更好地理解并最終終止癌細胞的遷移。

不同于傳統在塑料培養皿中進行的癌細胞分析，研究小組建立了一個能更精確地反映生物體生理條件的三維模型。借助這個模型，科學家們可以在與人體更加相似的環境中發現并分析癌細胞的復雜性。

“過去我們用塑料培養細胞，用皮氏培養皿研究。”諾伊曼說。“但是，人體內是沒有任何塑料的。擁有一個模仿生理條件的三維系統，能獲得更快、更相關的結果。”

該團隊構建的微流體裝置包含兩個關鍵組件：模擬傳統血管的平行通道和嵌入膠原中的癌細胞濃度集合。一旦裝置設立成功，通道就會被注入能擴散到周圍膠原蛋白的化學刺激劑。隨著興奮劑分子遠離通道，產生生物分子梯度。這種梯度能促使嵌入的癌細胞移動，而這種移動往往是向著模擬血管通道的。

癌細胞的轉移具有從原發腫瘤轉移到血液或淋巴系統的能力——這一過程需要癌細胞遷移并重塑腫瘤組織以侵入身體的其他部位。所以，為了阻止其轉移，科學家需要了解哪些因素能夠支持癌細胞的移動和組織重塑。這也就解釋了為何勒迪克、諾伊曼和李萬開發的這個三維系統如此重要。

“癌癥是一種極其異質性的疾病。這就意味著不僅每個患者的癌細胞各不相同，甚至在一個腫瘤內，癌細胞也有所不同。”諾伊曼說，“轉移也是如此。根據它們在身體中的位置，每個繼發性腫瘤也不相同。”

勒迪克、諾伊曼和李萬相信，研究人員最終會使用他們的系統來檢查每個患者的腫瘤以確定每位患者的最佳治療方法。這個過程最終將有助于使癌癥治療更加個性化和有效。

“我們的模型可以作為某個特定患者的模型。”李萬說。他組織完成了實驗室實驗并分析了研究結果。“這非常重要，正是由于每個病人的癌癥各不相同，才使得它很難治愈。”理想的話，這個由勒迪克、諾伊曼和李萬開發的三維系統將為研究人員和科學家提供所需工具，以阻止患者癌細胞的轉移。