新しいマイクロ流体デバイスは、腫瘍の形状ががんの攻撃性を予測することを示しています

トロント大学応用科学工学部の研究者らは、腫瘍形状の前例のない制御と操作を可能にする新しいマイクロ流体プラットフォームを設計した。これは、がん研究を前進させる大きな可能性を秘めたほとんど未踏の領域である。

エドモンド・ヤング教授が主導するこの研究は、腫瘍の形状からがん細胞の挙動や攻撃性をどのように予測できるかについて新たな洞察を提供し、より個別化された標的を絞ったがん治療への新たな道を切り開くものである。

「組織や小さな腫瘍を模倣できる細胞の三次元集合体であるスフェロイドの in vitro モデリング用のプラットフォームはいくつかありますが、 がん研究 この分野では、これらのがんオルガノイドの形状、回復、位置を制御することができませんでした」と、最近発表された研究の共同筆頭著者であるシーナ・ケイリ氏は述べています。 に掲載されました 先端材料。

「そのため、研究者らはこれらの腫瘍オンチップを完成させることになりますが、それらはデバイス上に固着しており、光学顕微鏡でしか観察できないため、簡単に特徴付けることができません。」

Recoverable-Spheroid-on-a-Chip with Unrestricted External Shape (ReSCUE) と呼ばれる新しいプラットフォームにより、研究者は腫瘍様体を回収して放出し、下流の分析と特性評価を行うことができます。

このプラットフォームを使用すると、研究者は癌オルガノイドを任意の形状に成長させることもできます。これは重要だとケイリ氏は言う。なぜなら、がん細胞のインビトロモデリングに関する現在の研究の多くは球形の腫瘍に焦点を当てているが、体内の腫瘍はさまざまな形をとる可能性があるからである。

「多くの浸潤がんでは、腫瘍の形状は球形ではありません」と彼は言います。 “例えば、 85人の乳がん患者を対象とした最近の研究では、腫瘍のわずか 20% が球形でした。

「モデリング研究が球形の腫瘍形状に限定されている場合、私たちは実生活で見られる腫瘍の完全なパラメトリック空間とスケールを調べているわけではありません。がん細胞の挙動を理解するために、答え全体のほんの一部しか調べていないことになります。 」

ケイリの博士号研究はヤング氏と、トロント大学化学科出身で生物医工学研究所の兼務であるユージニア・クマチェバ教授によって共同監督された。

ReSCUE プラットフォームの開発は、トロントのプリンセス マーガレットがんセンターの臨床科学者で乳房腫瘍専門医である David Cescon 博士と協力して行われました。セコンのチームは、がん細胞の形成に使用されたがん細胞へのアクセスを提供した。 乳癌 オルガノイド。

マルチレイヤープラットフォームでは、次のような機能も使用されます。 心電図これはクマチェバ氏の研究グループが開発した生体模倣ヒドロゲルで、足場として機能し、患者由来のがん細胞がヒト組織内で生体内と同じように成長し、組織化できるようにする。

腫瘍の形状ががん細胞の挙動を決定するという考えは、ケイリにとって偶然の発見でした。彼はマイクロ流体プラットフォームの最適化と開発を行っていたときに、患者由来の腫瘍の一部がマイクロウェルの形状により正の曲率を形成していることを発見しました。

「マイクロウェルのアスペクト比をいじっていたところ、ウェルが円形や円盤状ではなく棒状や細長い形状の場合、組織は正の曲率を持つ領域で細胞鎖を形成することが観察されました」と彼は言う。 。

「同じがん細胞サンプルから採取した球形を形成する腫瘍では、そのようなことは見られませんでした。そこで、さまざまな形状を作成し、がんの挙動に対する形状や曲率の影響を分析し始めました。」

研究チームは円盤状、棒状、U 字状の腫瘍を調べたところ、正の曲率、つまり腫瘍の形状が凸状で外側に曲がっている部分で細胞活性が高く、増殖が高いことがわかりました。

これは、これらの領域での細胞の増殖が、平らな曲率を持つ腫瘍領域と比較して侵襲性が高いことを意味している可能性があります。

「腫瘍の形状と細胞の挙動の関係を理解することは、腫瘍の悪性度を予測し、標的放射線療法や放射線療法などの適切な治療戦略を計画するために重要です。 ドラッグデリバリー「ケイリは言います。

「私たちはこの扉を開き、研究者がどのように異なるかを研究するために使用できるプラットフォームを提供したいと考えています。 腫瘍 形状は抗がん剤治療、放射線療法、化学療法に反応します。」

Kheiri は現在、マサチューセッツ工科大学 (MIT) の博士研究員ですが、ReSCUE の継続的な開発に関してヤング研究室へのサポートを提供し続けています。 プラットフォーム。研究者らは最近米国特許を申請し、その結果をさらに発展させようとしている。

「これらのユニークな形状の小さな腫瘍が、生物学者やがん研究者ががん細胞の生物学と薬剤にどのように反応するかをより深く理解するのに役立つことを願っています」とヤング氏は言う。

「周囲の血管構造など、さらに複雑な特徴を追加する予定です。モデルに含めることができる特徴をより詳細に制御できるほど、モデルはより現実的になり、薬物検査の精度が高まります。」