创新的3D细胞培养方法为癌细胞力学提供了新的见解

　　

开发针对乳腺癌的化疗药物成本高昂，速度缓慢，而且往往效率低下，95%以上的筛选候选药物在患者试验中失败。芬兰阿尔托大学的研究人员开发了一种开创性的3D细胞培养技术，为癌细胞在组织中的扩散提供了前所未有的见解。这项技术为提高化疗候选药物筛选的有效性铺平了道路，有可能在更早的过程中筛选出不可行的候选药物。

首席研究员Juho Pokki解释说，超越传统的2D细胞培养，生物力学分析技术允许乳腺癌细胞在3D细胞培养材料中生长，更准确地模仿人体组织结构。首席研究员Juho Pokki：“癌细胞可以感知它们所在的组织，它们可以根据周围环境改变自己的行为。当它们以不同的速度移动时，它们感受到不同的压力。压力可能是癌症扩散或其运动被机械阻碍的区别。”

化疗后，残留的癌细胞可能留在组织中并开始移动，导致癌症复发。这项研究旨在控制癌细胞用来移动的细胞外基质(ECM)的特性，研究如何阻止这些残留的癌细胞。

这项新技术的一个版本最近发表在《Soft Matter》杂志上。

乳腺癌细胞的“抓、推、拉、”

乳腺癌是全球女性中最常见的癌症，也是该团队研究的重点。到2024年，美国将有超过30万人被诊断出患有乳腺癌。与此同时，最常见的癌症，乳腺癌、前列腺癌和肠癌，每年在欧盟造成30多万人死亡。

Pokki是一名生物力学研究员和生物医学工程师，他通过斯坦福大学和苏黎世联邦理工学院来到阿尔托大学，他的培养技术使研究人员能够解释细胞培养样本之间或同一样本内ECM的可变性。

“我们的分析允许我们考虑到组织刚度的变化。特别是相关的“刚度”-;以及这如何影响癌细胞在体内的抓取、推拉方式，甚至在阻力较小的地方跟随彼此的路径，”Pokki解释道。

一段时间以来，研究人员已经认识到，当涉及到癌症扩散时，ECM的可变刚度很重要。然而，迄今为止，他们缺乏精确测量细胞运动的生物力学的工具，限制了他们充分利用对细胞行为的更深层次的生物力学理解的能力。

生物力学和耐药性

鉴于最近的研究表明，不仅ECM的生物力学特性与癌细胞的扩散之间存在重要关系，而且组织刚度与耐药性之间也存在关系，因此这项创新尤其及时。

“人体组织的生物力学性质不仅会影响癌症的扩散方式，还会影响癌症对药物的反应。从本质上讲，它可以吸收或吐出药物，这取决于它的机械环境，”Pokki说。“这种新方法有可能从根本上改善化疗候选药物的筛选。这是为癌症患者更快发现化疗药物的重要一步。”

Pokki和他的团队已经研究这种细胞级分析技术5年了。下一阶段的研究重点是利用他们的显微镜集成工具来改进化疗药物的疗效测试。