Источник изображения: НИТУ МИСИС
Ученые НИТУ МИСИС создали модели-эквиваленты опухолевой ткани при помощи 3D-биопечати. Также впервые установили влияние дизайна модели опухоли на формирование ткани. Разработка будет полезна при тестировании эффективности новых препаратов и терапевтических стратегий.
Чтобы детально исследовать механизм появления злокачественных новообразований и предлагать более эффективные методики лечения, ученые проводят исследования на моделях-эквивалентах. Обычно тестирование противоопухолевой активности in vitro проводится с использованием монослоя клеток. Подход обладает критическим недостатком: двумерная структура не может воспроизвести архитектуру трехмерной опухоли, не способна продемонстрировать эффективность проникновения препарата вглубь новообразования.
Чтобы напечатать модель на 3Д-биопринтере ученые НИТУ МИСИС использовали клетки рака поджелудочной железы и фибробласты, как основной компонент микроокружения злокачественного новообразования. Образцы оставались жизнеспособными в течение 3-4 недель. Подробные результаты исследования опубликованы в научном журнале Biomaterials Advances (Q1).
«Трехмерные эквиваленты опухолевой ткани, которые могли бы моделировать ее структуру in vitro, пока не используются фармкомпаниями. Но создание и внедрение таких моделей в процесс разработки новых противоопухолевых препаратов является просто вопросом времени», – рассказала д.б.н., к.х.н., заведующая научно-образовательной лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Елизавета Кудан.
Также ученые выяснили, что свойства конечных тканеинженерных структур зависят от строения модели. Форма влияет на микроокружение опухоли и прогрессирование рака. В большинстве аналогичных исследований злокачественные клетки помещают в центр, а остальные компоненты – на периферии. В результате образуется капсула, а не полная стромальная структура.
«Модели были напечатаны с использованием тканевых сфероидов. Это более сложный подход, чем традиционная экструзионная биопечать, однако, использование полноценных тканевых сфероидов в качестве миниатюрных строительных блоков позволяет достичь большей плотности клеток, сопоставимой с плотностью нативных тканей, и сократить время на “дозревание” тканеинженерных конструктов. Мы первые, кто проанализировал влияние дизайна и взаимного расположения клеточных компонентов на архитектуру моделей после их созревания», – добавил инженер научного проекта научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Максим Луговой.
«Традиционно сильная экспертиза в области материаловедения и инженерии, которая присуща Университету МИСИС, в сочетании с новыми компетенциями в биологии и медицине, позволяет нашим ученым решать актуальные междисциплинарные задачи. Изыскания исследователей научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины под руководством д.б.н. Елизаветы Кудан направлены на улучшение качества жизни людей, создание продуктов для растущей биомедицинской отрасли. Напечатанная на биопринтере 3D-модель опухолевой ткани позволит более эффективно тестировать методы онкотерапии», – прокомментировала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Оптимизация результатов поможет создать более репрезентативные модели опухолей. Это пригодится в дальнейших исследованиях и скрининге противоопухолевой активности веществ. Ученые планируют усложнить модель: добавить сосудистые системы и иммунные клетки.