微小肿瘤模型重现癌症转移

　　

科学家们已经创建了一个3D打印模型来模拟刺激癌细胞扩散的特定条件。该模型发表在《Life Science Alliance》杂志上，使研究人员能够研究以前隐藏的过程，并可能为有扩散风险的癌症的新筛查和治疗选择打开大门。

由于预防、诊断和治疗方面的进步，许多癌症患者预后良好，寿命更长。然而，一些肿瘤仍然会扩散到全身的其他器官，这一过程被称为转移，这使得治疗变得非常具有挑战性。事实上，大多数癌症死亡的原因是转移性癌症，而不是原发肿瘤。

“研究相对被动的肿瘤细胞何时何地获得移动和转移的能力，可能会改变癌症治疗的游戏规则，”纽约大学生物学副教授、该研究的资深作者Carlos Carmona-Fontaine说。“不幸的是，几乎不可能直接目睹这种转变，因此，没有针对癌症进展中这一关键但研究不足的步骤的治疗方法。”

大多数转移细胞产生于肿瘤组织深处氧气和营养缺乏的裂隙。这种资源稀缺是引发转移的必要因素。然而，由于这种稀缺性发生在埋藏在难以到达的肿瘤区域的细胞中，因此在患者、动物癌症模型甚至其他基于实验室的肿瘤模型中直接观察是具有挑战性的。

研究人员决定通过建立一个微小的肿瘤模型来解决这个问题，该模型可以复制促进肿瘤细胞获得转移特性的特定条件。该模型——他们将其命名为“3MIC”，即3D微环境室——使用实时成像细胞的活体显微镜跟踪恶性细胞的进化。

利用3D打印技术，研究人员设计了具有独特几何形状的模型，可以以前所未有的细节对这些深层和营养匮乏的细胞进行成像。

Carmona-Fontaine说：“出现转移的最重要条件之一是缺乏营养和氧气，这也是最难重建的条件之一，可能是3MIC最重要的创新。”

3MIC还允许研究人员添加额外的细胞，如巨噬细胞和成纤维细胞，这些细胞已知在转移过程中与肿瘤合作。因此，他们能够研究肿瘤细胞如何在不同的代谢条件下迁移、侵入和与这些其他细胞相互作用。

在他们发表在《Life Science Alliance》上的研究中，研究人员首次证实了已知的促进转移的因素，如低氧，也与3MIC有关。有趣的是，他们的数据不仅证实了这一点，而且还提出了一种机制，即低氧通过降低局部肿瘤环境的pH值并使其更酸来间接促进转移。

研究人员还表明，在正常情况下有效靶向肿瘤细胞的药物，特别是化疗紫杉醇的版本，未能对资源匮乏的肿瘤细胞起作用，从而使它们免受伤害。这可能表明，转移性癌症较低的药物反应可能是由于使细胞更耐药的内在变化，而不是较低的药物浓度——这一区别以前很难衡量。

Carmona-Fontaine说：“换句话说，我们在3MIC中观察到的情况可能创造了一种环境，至少可以保护肿瘤免受某些治疗，这可能有助于我们开始解释为什么转移如此难以治疗。”

有了3MIC，研究人员现在专注于在细胞扩散之前发现癌症转移的早期迹象，这可以用作预测转移的诊断工具，并测试可能中断这一过程的治疗靶点。