科学家研发微型结肠模型 为癌症治疗提供新突破
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罗桑联邦理工学院的科学家们成功地研发出实验室培养的微型结肠,模拟了结直肠肿瘤的生成过程,为癌症治疗的研究和试验提供了一种有力的新方法。
随着我们与癌症的斗争不断升级,寻找更具复杂性、更贴近现实的模型来研究肿瘤的发展变得前所未有的关键。迄今为止,研究一直依赖于动物模型和简化的细胞培养方法,这些方法尽管有其价值,却难以完全呈现肿瘤发展中涉及的多种复杂因素之间的相互作用。
即使是最新的、更先进的癌症研究模型,例如类器官——实验室培养的微型器官——也无法真实复制实际肿瘤中观察到的细胞行为和组织结构。
这种差距严重影响我们理解癌症发生、发展和治疗反应这一复杂过程,并需要更加复杂的模型来准确模拟疾病的复杂性。
癌症建模领域取得了重大进展,科学家们结合微加工和组织工程技术,创造出微型结肠组织。这种方法可以高度模拟体外肿瘤形成的复杂过程,产生与体内肿瘤非常相似的模型。该项突破性成果是由Luis Francisco Lorenzo Martín、Tania Hübscher和EPFL的Matthias Lütolf团队成员共同完成,得到了EPFL的Freddy Radtke团队和罗氏人类生物学研究所同事的支持。
已经在《自然》杂志上发表
在杂志的一篇文章中提到,小型人工结肠在拓扑生物学层面上展现出复杂性。这表示它们不仅复制了结肠组织的物理结构,包括其独特的褶曲和腔隙结构,还模拟了健康和疾病状态下实际结肠组织中存在的细胞多样性。
遗传学光:致使癌症发生
微小肠道的另一个重要特点是它们可以在目标区域诱导形成肿瘤,这为癌症研究提供了巨大优势。研究人员可以利用“光遗传学”来激活癌基因的诱导。这种尖端技术利用光来控制基因表达及其他生物过程。
研究人员通过将蓝光响应系统整合到迷你结肠中,对其进行受控致癌突变,揭示肿瘤进化过程,在细节上具有前所未有的清晰度。这种光遗传学方法让科学家能够有针对性地诱导迷你结肠内特定细胞群发生变化,模拟体内结直肠癌的局部发病情形。
“在本质上,我们利用光控制来操纵时间和空间,在健康生物工程结直肠上皮类器官中引发致癌突变,以促使肿瘤形成,”罗氏新人类生物学研究所的创建者马蒂亚斯·吕托尔夫(Matthias Lütolf)表示。“这一方法基本上允许您实时监测肿瘤形成,并对小鼠身上难以研究的过程进行详细分析。”
在微小的结肠中利用光来触发这些基因变化,不仅能够更加精准地激活癌基因,而且提供了一个有力的工具,来探究肿瘤发展过程中细胞对这些变异的真实反应。光遗传学这一创新应用为揭示癌症分子和细胞机制打开了新的可能性。
研究人员可以通过控制基因和环境条件,来复制和观察小肠中的一系列肿瘤行为。他们甚至可以确定影响癌症发展的关键因素,比如与干细胞特征和肿瘤生长相关的蛋白质GPX2。
这项具有开创性的研究提供了一种强有力的新方法来探索结直肠癌的潜在机制以及测试潜在的治疗手段,尤其是当应用于人类患者来源的组织时。迷你结肠模拟肿瘤动态的能力有助于减少对动物模型的需求,从而加速有效治疗方法的发现和开发。
2024-12-05
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