模擬腫瘤生長——研究人員開發肝癌生長模型

肝癌（肝細胞癌或肝細胞癌）是全球癌症死亡的第四大原因。

開發用於肝癌的有效藥物的主要挑戰是當前的臨床前腫瘤模型不能準確地複製腫瘤所處的人體內的癌症和環境的特徵。這導致許多潛在的藥物在臨床試驗中失敗。

為了更準確地模擬腫瘤環境以生長肝癌細胞，研究人員開發了這些癌症生長模型，稱為患者來源的異種移植物（PDX）。儘管這些模型可以更準確地描述潛在的癌症藥物在人體中的有效性，但它們對於藥物篩選來說也是昂貴且耗時的。

在實驗室（體外）培養這些PDX癌細胞將是測試藥物功效的更具成本效益和更快速的方法。然而，迄今為止，試圖強烈培養這些細胞的嘗試基本上是不成功的。

該研究小組在由植物多孔水凝膠製成的合成3D支架上成功培養了來自14種肝癌PDX的癌細胞。

研究人員設計了具有優化生物化學和機械性能的海綿支架，以幫助肝癌細胞保持其正常的形狀和功能，並成長為類器官。通過有效地重建肝臟中的腫瘤環境，研究人員現在可以在培養皿中從PDX生長癌細胞用於藥物測試。

將細胞作為類器官培養一至三周後，研究小組證實了類器官中的肝癌細胞存活並繁殖。此外，肝癌細胞通常含有健康肝細胞中不存在的特定遺傳變化。大多數類器官保留了源PDX細胞中相同的關鍵遺傳變化。

他們還保持了肝腫瘤的重要特徵-腫瘤內異質性。並非腫瘤內的所有癌細胞都是相同的;不同的肝癌細胞群存在於同一腫瘤內，可能影響其對治療的反應。

該特徵的存在是類器官相對於傳統細胞培養方法作為藥物篩選的臨床前模型的另一個優點。在後一種情況下，所有細胞都是相同的。

支架中3D類器官的另一個吸引人的特徵是它們的小尺寸-僅100微米。支架中的這些類器官可以容易地裝配在96孔微量滴定板的孔內（具有許多「孔」的平板，其起到小試管的作用）。微孔板已成為分析研究和臨床診斷測試實驗室的標準工具。這是用於高通量藥物篩選的標準平台，使研究人員能夠同時測試多種藥物。

通過這項技術，研究人員可以使用一種PDX來生產數十至數百種這樣的含有類器官的支架。結合他們重現原始肝臟腫瘤的遺傳特徵和異質性的能力，這些腫瘤化身有可能徹底改變患者的肝癌藥物的篩選和開發。

「海綿支架的開發是為了保持正常肝細胞的快樂，並保留肝癌的重要特性，用於藥物檢測。有朝一日，患者可以根據自身肝癌細胞的藥物檢測結果選擇最佳治療方案。」A*STAR生物工程與納米技術研究所組織負責人，國家生理學系負責人HanryYu說。

「作為一名生物工程師，這項研究真正體現了我們通過將組織工程與癌症生物學的進步結合起來，在體外培養患者腫瘤方面可以實現的積極協同作用，」研究聯合負責人ElizaFong補充道。

而且，與Fong一起領導該研究的TohTanBoon說，提供可靠的平台來培養肝癌患者來源的細胞是個性化醫療的重要一步。「我們現在可以使用它們來提高吞吐量藥物敏感性測試。」

「肝癌是世界上第二大致命的癌症，幾乎沒有化療方案，」YongLooLin醫學院和國立大學醫院副教授兼醫學系主任DanYockYoung說：「這部分是由於我們無法為個體HCC定製有效的治療方法。在體外培養癌細胞的能力使我們能夠進行高通量藥物測試，以在用於患者之前驗證藥物功效。這是指導使用有效化學療法和盡量減少治療無效的關鍵步驟。」