Благодаря новой методике, в лабораторных условиях стало возможным создание точной модели глиобластомы, имитирующей ее естественную клеточную среду.
Глиобластома — крайне агрессивная и представляющая опасность опухоль головного мозга. Лечение этой опухоли сопряжено со значительными трудностями и предполагает использование лучевой и химиотерапии, побочные эффекты которых ослабленному организму пациента не всегда под силу. Именно поэтому врачи пытаются бороться с глиобластомой, в том числе и с помощью опасных вирусов, включая Эболу и полиовирус.
Ученые интенсивно изучают этот вид рака и разрабатывают новые методы его лечения. Для проведения исследований используются образцы тканей, полученные у пациентов, которые затем выращиваются в лабораторных условиях, то есть «in vitro». При этом глиобластома может демонстрировать совершенно иное поведение по сравнению с тем, как она ведет себя в реальных условиях. К примеру, опухоль в мозге вырабатывает белок Р-селектин, это способствует тому, что соседние клетки микроглии перестают оказывать сопротивление и, напротив, начинают поддерживать и обеспечивать питательными веществами, подобно здоровым нейронам.
«Белки обнаруживаются в образцах опухолей, извлеченных хирургическим путем, однако отсутствуют в глиобластомах, культивируемых в лабораторных условиях на чашках Петри, — отмечает Ронит Сачи-Файнаро, исследователь из Тель-Авивского университета, объясняет, что раковые клетки, как и здоровые ткани, демонстрируют иное поведение на пластиковых поверхностях по сравнению с тем, что наблюдается в организме человека. По этой причине около 90% экспериментальных лекарственных средств не проходят дальнейшее тестирование, поскольку результаты, полученные в лабораторных условиях, не подтверждаются при клинических испытаниях на живых людях».
По этой причине Сачи-Файнаро и ее команда решили разработать более реалистичную лабораторную модель глиобластомы. Для этого они использовали технологию 3D-печати с живыми клетками, применяя в качестве «чернил» астроциты, микроглию и опухолевые клетки, полученные от пациента-добровольца. Также были использованы клетки, выстилающие сосуды, для формирования кровеносной сети, и белки межклеточного матрикса, взятые у того же пациента. Результаты этой работы описаны в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
3D-биопринтер предоставил возможность воспроизвести глиобластому в условиях, имитирующих естественную среду, состоящую из матриксных белков и капилляров. Для проверки созданной модели исследователи использовали Р-селектин, добавив в среду его ингибитор. Это приводило к снижению скорости роста опухоли в лабораторных условиях, в отличие от традиционных моделей глиобластомы, культивируемых в чашках Петри, где подобный эффект не проявлялся. Анализ последовательности генома распечатанной опухоли продемонстрировал, что ее ДНК более схожа с ДНК «естественной» опухоли, чем ДНК обычных моделей, которые характеризуются быстрыми изменениями при культивировании на плоских поверхностях.
По мнению разработчиков, их технология способна не только повысить точность исследований глиобластомы, но и открыть возможности для персонализированного лечения. Ронит Сачи-Файнаро отмечает: «Возможно получение образцов тканей пациента, включая межклеточный матрикс, с последующей печатью с помощью 3D-биопринтера большого количества миниатюрных опухолей для оценки эффективности различных лекарственных препаратов и их комбинаций, подобранных индивидуально для каждого случая.