Biodruk 3D guzów nowotworowych

Jedną z metod leczenia nowotworów, szczególnie tych złośliwych, jest chemioterapia. Chemioterapeutyki przeciwnowotworowe mają wiele mechanizmów działania i kluczowe jest określenie, jaki lek zastosować w którym typie nowotworu. Pomagają w tym testy in vitro, czyli „w szkle”. Jednak komórki nowotworowe, jak każde komórki zresztą, inaczej zachowują się jako płaska, jednowarstwowa  kolonia na szkle, a inaczej we wnętrzu organizmu. Dzięki biodrukowi 3D można w pewnym stopniu odwzorować naturalną strukturę guza.

Chemioterapia nowotworów jest specyficzną i trudną dziedziną, w której dużym wyzwaniem jest łączenie ze sobą różnych leków i dobranie ich dawek tak, by jak najmniej zaszkodzić pacjentowi, przy jednoczesnym zachowaniu skuteczności leczenia. Nowotwór bowiem to nie jedna choroba – a zbiorowa nazwa dla wielu jednostek chorobowych, różniących się nie tylko miejscem powstawania, ale też zdolnością do naciekania otaczających tkanek, tworzenia przerzutów, tempem wzrostu i – niestety – również opornością na stosowane leczenie.  Można się posunąć do stwierdzenia, że każdy przypadek nowotworu to osobna jednostka chorobowa – tak duża jest liczba możliwych kombinacji uszkodzeń DNA, czyli bezpośredniej przyczyny chorób nowotworowych.

Aby zrozumieć znaczenie biodruku 3D w badaniach nad wpływem cytostatyków na  nowotwory, wystarczy wyobrazić sobie, jak jedna „uszkodzona” komórka niekontrolowanie dzieli się, w międzyczasie „uszkadzając się” jeszcze bardziej – powstają dziesiątki, setki, tysiące coraz bardziej odróżnicowanych komórek, z coraz większą liczbą mutacji w kodzie genetycznym, produkujące coraz więcej substancji służących do komunikowania się komórek między sobą oraz pobudzania siebie nawzajem i okolicznych naczyń krwionośnych do wzrostu.

Badania wskazują, że dwuwymiarowe kolonie komórkowe mają zupełnie inne reakcje na chemioterapeutyki niż kolonie trójwymiarowe – główną różnicą jest tutaj oporność na lek, która łatwiej pojawia się w strukturach odwzorowujących guzy, nawet przy małych ich rozmiarach. Podkreślić należy bowiem, że wydrukowany model guza nie przypomina guza wyciętego z organizmu pacjenta podczas operacji – jest to zaledwie mała kostka z biopolimeru i naniesionych komórek. Tyle jednak wystarczy, by zaobserwować znaczącą poprawę – otrzymywane wyniki są zdecydowanie bliższe wynikom otrzymywanym z badań na żywych organizmach.

Cytostatyków również jest wiele, a raczej wiele jest możliwych połączeń leków – w większości przypadków bowiem łączy się ich kilka w jednej terapii, by uniknąć pojawienia się szczepu komórek opornego na dany lek. Mimo wszystko zdarza się, że terapia okazuje się nieskuteczna, bądź po jakimś czasie wystąpił nawrót choroby. Jednak dzięki wydrukowanemu modelowi guza możliwe będzie efektywniejsze badanie zarówno nowych skutecznych połączeń leków, jak i sprawdzanie działania nowych substancji.  Niewykluczone, że nowa metoda testowania leków będzie też wykorzystywana do precyzyjnego dobrania terapii do nowotworu danego pacjenta, zmniejszając ryzyko nawrotów.

Obecnie trwają badania nad drukiem różnego rodzaju guzów, w tym złośliwych nowotworów układu nerwowego, raka piersi, raka szyjki macicy, czy mięsaka kości. Obejmują one dobranie między innymi odpowiedniego materiału do stworzenia zrębu zewnątrzkomórkowego, który oprócz funkcji podporowej, musi również umożliwiać równomierną penetrację leku. Sprawdzane są również modele guzów z towarzyszącą im niezmienioną nowotworowo tkanką łączną, na przykład komórki raka piersi w otoczeniu tkanki tłuszczowej.

Jeśli badania się powiodą, prawdopodobnie doczekamy czasów, gdy pobrane od nas komórki nowotworowe po namnożeniu umożliwią dobranie celowanej, precyzyjnej terapii w dopasowanej dawce.

Źródło: [1] [2]