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用特殊凝膠可培育胰腺“類(lèi)器官”

用以研究腫瘤與其環(huán)境間重要相互作用

2021年09月14日08:26 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

  據(jù)英國(guó)《自然·材料》雜志13日?qǐng)?bào)道,英美兩國(guó)科學(xué)家合作開(kāi)發(fā)的一種新方法,可利用健康或癌變的胰腺細(xì)胞培育胰腺的微小復(fù)制品。新模型可幫助研究人員開(kāi)發(fā)和測(cè)試治療胰腺癌的潛在藥物。

  英國(guó)癌癥中心曼徹斯特研究所與美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員通過(guò)使用可模擬胰腺周?chē)?xì)胞外環(huán)境的特殊凝膠,培育出了胰腺“類(lèi)器官”,用以研究胰腺腫瘤與其環(huán)境之間的重要相互作用。與之前用于組織生長(zhǎng)的一些凝膠不同,新凝膠是完全合成的,易于組裝,并且每次生產(chǎn)都能保持成分一致。

  研究還表明,新凝膠可用于培養(yǎng)其他類(lèi)型的組織,包括腸道和子宮內(nèi)膜組織。

  傳統(tǒng)上,實(shí)驗(yàn)室使用商業(yè)化組織凝膠在培養(yǎng)皿中培育類(lèi)器官。然而,由于最廣泛使用的商業(yè)凝膠是蛋白質(zhì)、蛋白多糖和源自小鼠腫瘤的生長(zhǎng)因子的復(fù)雜混合物,它因批次而異,并且存在不受歡迎的成分。大約10年前,英國(guó)癌癥中心曼徹斯特研究所生物工程和機(jī)械工程教授琳達(dá)·格里菲斯開(kāi)始致力于設(shè)計(jì)一種可用于生成上皮細(xì)胞的合成凝膠,這些上皮細(xì)胞與其他支持細(xì)胞一起形成排列在大多數(shù)器官中的薄片。

  研究人員開(kāi)發(fā)的新凝膠基于聚乙二醇(PEG),這種聚合物因不與活細(xì)胞相互作用而被廣泛運(yùn)用于醫(yī)療領(lǐng)域。通過(guò)研究圍繞人體器官的細(xì)胞外基質(zhì)的生化和生物物理特性,研究人員就能確定引入PEG凝膠的特征以幫助細(xì)胞在其中生長(zhǎng)。

  其中一個(gè)關(guān)鍵特征是存在肽配體分子,它們與被稱(chēng)為整合素的細(xì)胞表面蛋白相互作用。配體和整合素之間的黏性結(jié)合使細(xì)胞能夠黏附在凝膠上并形成類(lèi)器官。研究人員發(fā)現(xiàn),在凝膠中加入源自纖連蛋白和膠原蛋白的小合成肽,可使它們生長(zhǎng)出包括腸組織在內(nèi)的各種上皮組織。研究表明,稱(chēng)為基質(zhì)細(xì)胞的支持細(xì)胞以及免疫細(xì)胞也可在這種環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)。

  在這項(xiàng)新研究中,通過(guò)使用這種凝膠,研究人員在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)胰腺“類(lèi)器官”與在活體小鼠中研究的組織進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)腫瘤類(lèi)器官表達(dá)了許多與胰腺腫瘤中相同的整合素。此外,通常圍繞腫瘤的其他類(lèi)型的細(xì)胞,包括巨噬細(xì)胞(一種免疫細(xì)胞)和成纖維細(xì)胞(一種支持細(xì)胞),也能夠在微環(huán)境中生長(zhǎng)。

  新凝膠的優(yōu)點(diǎn)之一是可在實(shí)驗(yàn)室中輕松制造。研究人員相信這種方法可用于研究肺癌、結(jié)直腸癌和其他癌癥,這樣的系統(tǒng)也可用以分析潛在的抗癌藥物如何影響腫瘤及其微環(huán)境。

  總編輯圈點(diǎn)

  類(lèi)器官,是指在實(shí)驗(yàn)室中利用人的干細(xì)胞培養(yǎng)出的微型器官,可用來(lái)構(gòu)建疾病模型。要培養(yǎng)類(lèi)器官,就得給干細(xì)胞一個(gè)適合成長(zhǎng)的能模擬自然環(huán)境的人工環(huán)境。此時(shí),就需要凝膠。它相當(dāng)于一種可被干細(xì)胞黏附的支架。此前的凝膠由于部分元素來(lái)自小鼠體內(nèi),生化復(fù)雜性高,難以對(duì)其進(jìn)行微調(diào)。但新凝膠就不一樣了,它是人工產(chǎn)物,基于聚乙二醇,穩(wěn)定性高,更加方便可控。研究人員已經(jīng)用它培養(yǎng)出了胰腺類(lèi)器官。胰腺癌是癌王,類(lèi)器官可以幫助對(duì)它進(jìn)行更深入的研究。(記者張夢(mèng)然)

(責(zé)編:崔元苑、楊迪)


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