新方法：浸入式肿瘤生物体生物3D打印将提高药物筛选通量

时间：2020-03-10 09:08 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

       中国3D打印网3月10日讯，用于癌症药物发现的药物测试和筛选可能需要花费数年时间，并且用于评估其功效的2D细胞培养物和动物模型通常无法代表人体，这就是为什么研究人员转向生物打印技术以提高成功率的原因。通过提供特定于人类的临床前数据来在人类试验中提高效率。在2018年，全球有1700万新癌症病例，预计到2040年，该疾病每年将影响2750万人，这是研究人员考虑采用可以加速药物发现的新技术的原因。尽管仍处于实验室阶段，但使用浸入式生物类人生物印记的新技术可能会改变药物筛选机制。
        康奈尔大学，维克森林医学院，弗吉尼亚理工大学和州立大学以及俄亥俄州立大学的研究人员发表了一篇文章，展示了一种浸入式打印技术，可以在96孔板中对组织类器官进行生物打印，从而提高3D药物的通量筛选。使用由透明质酸（HA）和胶原蛋白组成的水凝胶生物墨水，他们能够将其生物打印到粘性明胶浴中，从而阻止生物墨水与孔壁相互作用，并提供支撑以保持球形。
        据中国3D打印网了解，使用生物工程化的基于人体细胞的类器官不仅可以提高人体试验成功的可能性，还可以将其用于个性化医学诊断，以优化诸如癌症等疾病的疗法。然而，他们认为在药物筛选中使用类器官的局限性是难以以与高通量筛选相容的形状因子来创建大量均质的类器官，因此生物打印可用于扩大此类类器官和组织构建体的沉积。
       科学家团队使用了两种市售的生物打印机来评估胶原蛋白HA水凝胶和HyStem-HP水凝胶的兼容性：Cellink的INKREDIBLE生物打印机和Allevi的Allevi2生物打印机。该方法已使用多种癌细胞系进行了验证，然后应用于患者源性胶质母细胞瘤（GBM）（一种快速生长的脑瘤）和肉瘤（或恶性肿瘤）生物标本进行药物筛选。
        为了初步分析水凝胶的生物相容性，研究人员使用了两种常见的细胞系：人肝癌和人结肠直肠癌。在进行患者来源的肿瘤生物标本处理时，他们遵循Wake Forest Baptist医学中心IRB方案的指南，从三名接受手术治疗的患者中获得了两个胶质母细胞瘤和一个肉瘤生物标本。这些生物样本被加工成细胞悬浮液，成功地从每个样品中产生了数百万个活细胞。然后将细胞与胶原蛋白-HA生物墨水合并，以用于浸入式生物打印。经过生物打印后，将GBM和肉瘤患者来源的肿瘤类器官（PTO）在培养箱中保持7天，然后开始进行化学筛选研究。

两种市售生物打印机中使用2种生物墨水的打印过程示意图：Cellink Inkredible和Allevi 2（图片：康奈尔大学/维克森林）

研究人员声称，尽管他们的PTO对疾病建模，机理研究和药物开发很有用，但他们也从诊断的角度使用了这些模型来影响治疗，这可能只是他们工作的最终目标。这种称为浸入式生物打印的3D生物打印方法是一种有效的方法，可以克服困扰肿瘤类器官系统的局限性。在这种情况下，专家建议，在印刷过程本身的方法或新型，更用户友好的生物油墨的产生能力。”

中国3D打印网点评：从无效的试验设计到将新技术集成到诊断和药物追踪中，这十年来临床肿瘤学面临着严峻的挑战。但是，从硬件设计到专门为生物打印开发的改进的生物墨水等新方法的进步，为基于生物打印的应用打开了新的机遇。这项新的研究尤其表明，随着生物打印硬件，软件，功能性ECM衍生的生物墨水的发展以及对打印协议的修改，生物打印不仅可以用于打印较大的组织结构，而且可以用于大量的微型组织以及用于药物开发，诊断和个性化医学等应用的肿瘤模型。

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