3D生物打印推进胃癌精准个体化治疗

　　

根据国际癌症研究机构(International Agency for Research on cancer)的报告，胃癌是亚洲人群中最普遍的疾病之一，到2020年，韩国的发病率在全球排名第三。最近，浦项工业大学和延世大学在胃癌精准个体化治疗领域取得了进展。通过使用3D生物打印技术精确地复制胃癌细胞周围的生物环境，研究人员已经取得了一项重大成就——在临床前阶段预测患者对抗癌药物的反应。这是胃癌精准个体化医疗探索的重要里程碑。

浦项工科大学机械工程系、融合信息技术工程系、生命科学系、融合科学与技术学院的Jinah Jang教授、机械工程系的Dong-Woo Cho教授、浦项工科大学跨学科生命科学与生物工程学院博士生Jisoo Kim教授等人组成了研究小组。延世大学外科教授Jae-Ho Cheong和生物医学研究所的Jungmin Kim博士共同开发了利用患者源性类器官(PDOs)进行个体化药物治疗的血管化胃癌模型。他们的研究结果发表在国际期刊《Advanced Functional Materials》上。

旨在评估新药或新疗法疗效的临床试验通常在人体上进行。在临床前阶段预测患者反应的能力对于为这些试验选择合适的候选人至关重要。这不仅有助于减少意想不到的副作用，而且还提高了整体成功率。不幸的是，现有技术在准确地复制胃癌病理和肿瘤周围复杂的体外环境方面面临局限性。

为了解决这一挑战，研究小组使用了从胃癌患者身上获得的类器官和3D生物打印技术。这种方法导致了血管化类器官模型(VOM)的发展，该模型忠实地再现了胃癌的实际血管系统和环境。胃源性脱细胞细胞外基质(st-dECM)富含胃特异性基质蛋白，如胶原蛋白，有助于提高细胞存活率，超过90%。此外，该模型显示出与实际胃癌情况的高度相似性。

基于这些发现，该团队生成了用于药物试验的患者特异性血管化类器官模型(VOMs)。结果显示，不同的患者模型对同一种药物的反应不同，与现实世界的临床试验结果一致。创建的VOMs，忠实地复制微观血管系统和胃癌的生物学条件，使团队能够预测患者在临床前阶段的反应。

此外，VOM准确地模拟了血管内皮生长因子受体(VEGFR2)的临床反应。该研究强调了目前临床使用的人类上皮细胞增殖因子受体(HER2)作为唯一靶标的局限性，强调了其对该靶标无反应的患者的无效。这项研究为更广泛的治疗方法创造了新的可能性。

主导该研究的Jinah Jang教授表示:“我们开发出了一个很有前景的癌症个性化治疗平台。这个平台在药物通过血管起作用的其他类型的癌症中有潜在的应用。”

延世大学Jae-Ho Cheong教授说：“先进的生物模型平台对于模拟实验室水平的各种临床试验至关重要。它不仅促进了癌症机制的研究，而且使抗癌药物的有效性提前评估成为可能，为在癌症中实施精准医学提供了新的范例。”

这项研究得到了韩国再生医学基金的支持，该基金由科学和信息通信技术部、保健福利部、韩国技术进步研究院(KIAT)和韩国贸易、工业和能源部(MOTIE)以及国立癌症中心资助。本研究部分由韩国科学和信息通信技术部和韩国政府(MSIP)资助的韩国国家研究基金会(NRF)资助，以及由教育部资助的韩国国家研究基金会(NRF)资助的基础科学研究计划支持。