Исследователи НИТУ МИСИС разработали 3D-биопечатные модели, имитирующие опухолевую ткань, и впервые изучили, как дизайн этих моделей влияет на формирование тканей. Эти разработки окажут значительное влияние на тестирование новых лекарств и терапевтических подходов.
Для глубокого изучения механизмов возникновения злокачественных опухолей и разработки более эффективных методов лечения ученые используют модели-эквиваленты. Традиционно тестирование противоопухолевой активности in vitro проводится на монослоях клеток, что имеет серьезный недостаток: двумерные структуры не могут адекватно воспроизвести архитектуру трехмерной опухоли и не показывают, как препараты проникают вглубь новообразования.
В процессе создания моделей на 3D-биопринтере исследователи использовали клетки рака поджелудочной железы и фибробласты, которые составляют микроокружение опухоли. Эти образцы сохраняли жизнеспособность в течение 3-4 недель. Результаты работы были опубликованы в журнале Biomaterials Advances (Q1).
«На данный момент трехмерные эквиваленты опухолевой ткани не используются фармацевтическими компаниями, но внедрение таких моделей в разработку новых противоопухолевых препаратов — это лишь вопрос времени», — отметила заведующая лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС, доктор биологических наук Елизавета Кудан.
Ученые также обнаружили, что свойства конечных структур, созданных с помощью тканевой инженерии, зависят от конструкции модели. Форма модели влияет на микроокружение опухоли и ее прогрессирование. В большинстве исследований злокачественные клетки располагаются в центре, а остальные компоненты — по краям, что приводит к образованию капсулы вместо полноценной стромальной структуры.
«Мы использовали тканевые сфероиды для печати моделей. Этот подход более сложен, чем традиционная экструзионная биопечать, но применение полноценной тканевой сферы в качестве строительного блока позволяет достичь большей плотности клеток, аналогичной плотности естественных тканей, и сократить время на созревание конструкций. Мы первыми проанализировали, как дизайн и расположение клеточных компонентов влияют на архитектуру моделей после их созревания», — добавил инженер проекта Максим Луговой.
Оптимизация результатов поможет создать более репрезентативные модели опухолей, что будет полезно для дальнейших исследований и скрининга противоопухолевой активности веществ. В будущем ученые планируют усложнить модели, добавив сосудистые системы и иммунные клетки.
