Sveikata

2021.08.29 19:40

Laboratorijoje 3D spausdintuvu pirmą kartą atspausdintas mirtinas smegenų auglys

LRT.lt2021.08.29 19:40

Pirmą kartą viena piktybiškiausių smegenų auglio formų buvo sėkmingai atspausdinta 3D biospausdinimo būdu. Rezultatas – labiausiai išbaigtas laboratorijoje išaugintas tokio tipo naviko modelis, kokį tik iki šiol buvo pavykę sukurti, rašo „Science Alert“. 

Tel Avivo universiteto mokslininkai į smegenis panašioje aplinkoje atspausdino glioblastomą ir ją krauju aprūpinančias kraujagysles. Mokslininkų teigimu, tai yra labiausiai išbaigta naviko ir aplinkinių audinių replikacija – proveržis, galintis padėti tobulinti gydymo metodus.

Glioblastoma yra reta vėžio forma, tačiau itin agresyvi. Ji labai sparčiai auga smegenyse ar ant smegenų kamieno, nėra išgydoma ir praktiškai visais atvejais yra mirtina.

Navikas sunkiai pasiduoda gydymui. Šis vėžys toks agresyvus, kad jo gydymas yra pakankamai sunkus, dažnai apimantis ne vieną chemoterapijos ir radioterapijos kursą, kurių daugelis pacientų dėl ligos progresavimo nespėja pabaigti.

Iš pacientams pašalintų navikų paimtas ir laboratorijoje užaugintas glioblastomos audinys yra vienas iš būdų daugiau sužinoti apie šią vėžio formą. Paprastai tokie audiniai kultivuojami petri lėkštelėse ir yra labai naudinga priemonė, tačiau, vėžio tyrinėtojos ir nanomokslininkės iš Tel Avivo universiteto Ronit Satchi – Fainaro teigimu, turi tam tikrų ribotumų.

Ankstesnio tyrimo metu ji ir jos vadovaujama tyrėjų komanda rado P-selektinu vadinamą baltymą, kuris pradedamas gaminti tuomet, kai glioblastomos vėžinės ląstelės susiduria su smegenų mikroglijos ląstelėmis – pagrindinėmis centrinės nervų sistemos imuninėmis ląstelėmis.

Šis baltymas paskatina mikroglijas priimti glioblastomą, užuot su ja kovojus, o tai žmogui gali būti pražūtinga.

„Tačiau šį baltymą mes aptikome navikuose, pašalintuose operacijos metu, bet ne glioblastomos ląstelėse, išaugintose ant 2D plastikinių petri lėkštelių mūsų laboratorijoje, – aiškina mokslininkė. – Taip yra todėl, kad vėžys, kaip ir visi kiti audiniai, ant plastikinio paviršiaus elgiasi visiškai kitaip nei žmogaus organizme. Apie 90 procentų visų eksperimentinių vaistų klinikinių tyrimų etape pasirodo esantys neveiksmingi, nes laboratorijoje pasiektų rezultatų nepavyksta atkartoti, dirbant su realiais pacientais.“

Tyrėjai pabandė apeiti šį ribotumą, iš glioblastomos ląstelių – astrocitų – ir iš paciento mikroglijų sukurdami glioblastomos biologinį rašalą. Naudodami šį biologinį rašalą kraujagysles sudarančiose ląstelėse, jie net sugebėjo užtikrinti savo modeliui funkcinį kraujo tiekimą.

Visi glioblastomos modeliai buvo atspausdinti 3D bioreaktoriuje ant taip pat iš paciento paimtos neląstelinės matricos.

Tuomet glioblastomos modelis buvo prijungtas prie kraujagyslių ir jomis sąveikavo su neląsteline matrica, tokiu būdu imituojant navikų sąveika su aplinkiniu smegenų audiniu. Tai suteikia galimybę ištirti, kaip elgiasi vėžys jam būdingoje aplinkoje, šiuo atveju – smegenyse.

„Smegenų fizinės ir mechaninės savybės skiriasi nuo kitų organų, tokių kaip oda, krūtis ar kaulai, – sako R. Satchi-Fainaro. – Krūties audinį daugiausia sudaro riebalai, kaulinį – kalcis; kiekvienas audinys pasižymi tik jam būdingomis savybėmis, kurios turi įtakos vėžinių ląstelių elgsenai ir jų reakcijai į vaistus. Visų rūšių vėžio auginimas ant identiškų plastikinių paviršių nėra optimalus klinikinės aplinkos modeliavimas.“

Tuomet tyrėjai išbandė savo modelius naudodami P-selektiną. P-selektino inhibitorius buvo įterptas į petri lėkštelėse išaugintas glioblastomos kultūras, taip pat į 3D atspausdintą modelį ir gyvūninius modelius. Petri lėkštelių kultūrose augimo ar ląstelių migracijos pokyčių nepastebėta, lyginant su neapdorota kontroline medžiaga.

3D spausdintuose ir gyvūniniuose modeliuose P-selektinas sulėtino ląstelių augimą, lyginant su neapdorota kontroline medžiaga.

„Šis eksperimentas parodė mums, kodėl potencialiai veiksmingi vaistai retai pasiekia klinikinių bandymų etapą vien todėl, kad neišlaiko 2D modelių bandymų, ir atvirkščiai – kodėl vaistai, pasiekę fenomenalios sėkmės laboratorijoje, galiausiai patiria nesėkmę klinikiniuose bandymuose“, – aiškina R. Saitchi-Fainaro.

Genetinė 3D atspausdintų navikų sekoskaita ir augimo greitis taip pat labiau atitiko gyvų pacientų tyrimuose mokslininkų išskirtus modelius. 2D petri lėkštelėse auginami mėginiai laikui bėgant taip pasikeičia, kad nebeatitinka realių pacientų navikų, tačiau 3D atspausdintos glioblastomos išliko panašios į pacientų mėginius.

Be to, visos 2D kultūros auga vienodu greičiu, tuo tarpu 3D atspausdinti navikai augo skirtingai, kaip kad iš tiesų vyksta žmonių ir gyvūnų organizme.

Tai ne tik sudarė galimybę tiksliau ištirti glioblastomos elgseną, bet ir galbūt ateityje leis sukurti būdų, kaip parinkti konkrečiam pacientui efektyviausią gydymo metodiką.

„Paėmę paciento audinio mėginį kartu su jo neląsteline matrica, galime 3D biospausdinimo būdu atspausdinti 100 mažų navikų ir išbandyti daugybę vaistų bei jų derinių, kad atrastume optimalų šio konkretaus naviko gydymo būdą, – aiškina R. Saitchi-Fainaro. – Tačiau turbūt labiausiai jaudinantis aspektas yra naujų vaistais paveikiamų tikslinių baltymų ir genų aptikimas vėžinėse ląstelėse – tai labai sunki užduotis, kai navikas yra paciento ar tiriamo gyvūno smegenyse. Naujasis atradimas suteikia mums beprecedentę, laiko neribojamą prieigą prie 3D navikų, imituojančių geresnį klinikinį scenarijų, ir sudaro sąlygas optimaliai juos ištirti.“

Tyrimas paskelbtas leidinyje „Science Advances“.

Mums svarbus tikslumas ir sklandi tekstų kalba. Jei pastebėjote klaidų, praneškite portalas@lrt.lt