科学家们开发了一种新型的胶质母细胞瘤微环境的3D组织工程模型，可以用来了解肿瘤复发的原因，以及什么治疗方法将最有效地根除它们——直到患者特定的水平。

胶质母细胞瘤是一种罕见但致命的脑癌，它非常结实。外科医生切除肿瘤后，只会看到肿瘤凶猛地复发。化疗和放疗的效果有限。大约一半的患者在18个月内死亡。

但现在，弗吉尼亚理工大学的科学家们开发了一种新型的3D组织工程模型，用于胶质母细胞瘤肿瘤微环境，可以用来了解为什么肿瘤复发，以及什么治疗方法将最有效地根除它们——直到患者特定的水平。

“我们的最终目标是开发一种个性化的医疗方法，我们可以取下病人的肿瘤，在培养皿中建立肿瘤模型，在上面测试药物，并告诉临床医生哪种治疗方法最有效，”VTC弗林生物医学研究所的副教授、论文的通讯作者詹妮弗·芒森说。

该模型是确定癌症新标志物和治疗方法的重要一步。使用新模型的研究已经确定了一种了解患者肿瘤的新方法，包括癌细胞更新和自我分化的能力，这是癌症对药物治疗反应的一个指标。

根据美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)的数据，每年约有1.5万人被诊断出患有胶质母细胞瘤。

曼森是一名组织工程师，也是弗吉尼亚理工大学生物医学工程与力学系的副教授，也是弗吉尼亚理工大学癌症研究联盟的联合主任之一，他从2014年开始开发这些模型。虽然有其他工程模型存在，但这个模型考虑了肿瘤细胞以外的细胞类型，以及肿瘤生长和扩散的空间，以及实际肿瘤微环境的其他方面。

曼森的模型通常只有铅笔橡皮擦那么大，可以更精确地重现研究环境，包括中枢神经系统特有的细胞，如星形胶质细胞和小胶质细胞，并根据在患者身上发现的细胞比例进行划分。

该模型还考虑了组织中细胞之间和细胞周围液体的流动——称为间质液流动——这是已知的增加肿瘤和加速癌症扩散的物质。模型中的流体流动还可以方便地测试药物治疗。

微环境对于理解为什么胶质母细胞瘤如此难以治疗至关重要。虽然肿瘤可以被切除，但肿瘤细胞往往会侵入周围组织，使其变得更加有害或对治疗产生抗药性，从而使癌症复发。

曼森说:“我们希望尽可能地模拟这种环境，因为这是你以后用药物或任何形式的后续治疗来治疗的环境。”

Munson和她的团队用这些模型来测试不同治疗方法的影响，分析癌细胞是如何侵入组织的，它们是如何增殖的，它们自我更新的能力，以及有多少细胞死亡。他们发现结果差异很大，这凸显了针对胶质母细胞瘤的个性化医疗方法的重要性，以及能够重建单个患者的肿瘤微环境的价值。

“这个模型可以帮助我们回答一些问题，比如，我们能否预测治疗反应?”老李说。“我们能看到这些不同的细胞类型是如何影响肿瘤细胞行为的吗?或者我们能更好地理解这种微环境吗?它能让医生更有效地治疗那些存活几率很低的患者。”