블로그

Jun 24, 2023

공동에서 제어된 종양 이질성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13648(2023) 이 기사 인용 344 액세스 15 Altmetric Metrics 세부 정보 암 치료 저항성은 다양한 유형의 세포와

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13648(2023) 이 기사 인용

344 액세스

15 알트메트릭

측정항목 세부정보

암 치료 저항성은 종양 내 다양한 ​​유형의 세포 존재와 이질성으로 인해 발생합니다. 종양 세포-세포 및 세포-미세환경 상호작용은 종양 진행 및 침입에 중요한 역할을 하며, 이는 진단 및 화학요법에 대한 저항성에 중요한 영향을 미칩니다. 이 연구에서 우리는 종양 이질성을 모델링하기 위해 제어된 구조를 갖춘 하이드로겔 매트릭스에 분포된 공동 배양 세포로 만들어진 유방암 종양 미세 환경의 3D 바이오프린팅된 시험관 내 모델을 개발합니다. 우리는 종양이 암세포가 포함된 공동 배양 하이드로겔 구조로 표현될 수 있는 반면, 종양의 미세 환경은 화학적 구배를 생성할 수 있는 미세유체 칩에서 모델링될 수 있다고 가정합니다. 유방암 세포(MCF7 및 MDA-MB-231)와 비종양유발성 유방 상피 세포(MCF10A)를 알기네이트-젤라틴 하이드로겔에 내장하고 다중 카트리지 압출 바이오프린터를 사용하여 인쇄했습니다. 우리의 접근 방식을 사용하면 공동 배양 시스템에서 세포의 위치와 배열을 정밀하게 제어할 수 있어 다양한 종양 구조를 설계할 수 있습니다. 우리는 각 세포 유형의 밀도가 신중하게 제어되는 특정 초기 위치에 두 가지 다른 유형의 세포로 샘플을 만들었습니다. 세포를 무작위로 혼합하거나 순차적인 층에 배치하여 세포 이질성을 생성했습니다. 화학유인물질로의 세포 이동을 연구하기 위해 우리는 점진적인 화학적 구배를 사용하여 챔버에서 화학적 미세 환경을 개발했습니다. 개념 증명으로 우리는 이 장치를 사용하여 MCF10A 세포가 있는 경우 상피 성장 인자 구배를 향한 MDA-MB-231 세포의 다양한 이동 패턴을 다양한 비율로 연구했습니다. 우리의 접근 방식에는 3D 바이오프린팅과 미세유체 장치를 통합하여 다양한 환자에게서 발견되는 종양 구조를 대표하는 다양한 종양 구조를 만드는 것이 포함됩니다. 이는 높은 공간적, 시간적 해상도로 암세포의 행동을 연구하기 위한 훌륭한 도구를 제공합니다.

유방암은 여성에게 가장 흔한 암이며, 전체적으로는 두 번째로 흔한 암입니다1. 2018년에는 200만 건이 넘는 새로운 사례가 발생했으며 그 중 30% 이상이 사망했습니다1. 유방암의 공격성은 알려진 유방 종양의 이질성 때문일 수 있습니다2. 환자들 사이에서(종양 간 이질성) 그리고 각 개별 종양에서(종양 내 이질성) 종양 이질성이 관찰되었으며, 이는 유방암의 공격성과 치료에 어려움을 초래합니다3. 종양은 표현형적으로 서로 다른 특성을 지닌 서로 다른 암세포 집단으로 구성될 수 있으므로 생검으로 얻은 종양 표본은 정확한 종양 구성을 나타내지 않습니다. 종양 내 이질성의 경우, 종양은 다양한 표현형 세포 집단으로 구성되며, 이는 다양한 세포 표현형, 세포 밀도 또는 종양 내 국소화로 식별할 수 있습니다4,5.

기존 모델은 유방암의 공간적인 세포 이질성이 부족하며 일반적으로 생리학적 종양의 형성과 연구에 어려움을 주는 외부 자극이나 스트레스에 의존합니다6. 2차원(2D) 배양 모델도 종양 이질성 및 미세 환경을 모방할 수 없는 반면7, 생체 내 종양 성장은 암세포가 세포외 기질(ECM)과 지속적이고 긴밀하게 접촉하는 3차원(3D) 환경에서 발생합니다. 그리고 다른 세포. 3D 암 모델 개발은 산소 및 영양분 변화도, 세포-세포 상호 작용, 약물 침투 및 정지 세포의 하위 집단과 같은 종양의 중요한 측면을 재현함으로써 치료에 대한 종양 반응 예측에 경제적, 윤리적 이점을 제공합니다8. 또한 3D 체외 모델은 2D 연구와 생체 내 연구 사이의 격차를 해소하여 전임상 연구에서 희생되는 동물의 수를 줄입니다9. 소위 종양 온 칩 시스템의 3D 배양에 미세유체 시스템을 추가함으로써 TME의 재현이 더욱 정확해지고 암 생물학에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.