الورم الأرومي الدبقي المطبوع، وهو أخطر أنواع أورام سرطان الدماغ، مطبوع من الأنسجة البشرية ويحتوي على جميع مكونات الورم السرطاني * ويقدر الباحثون أنه سيكون من الممكن في المستقبل التنبؤ بسرعة بالعلاج الأنسب للمريض وفي الوقت نفسه تطوير أدوية جديدة بوتيرة أسرع بكثير مما هو موجود اليوم.
إنجاز علمي لباحثين من جامعة تل أبيب تمكنوا من طباعة ورم أرومي دبقي سرطاني كامل ونشط بطابعة ثلاثية الأبعاد. يشتمل الورم المطبوع على نظام متفرع من الأنابيب الشبيهة بالأوعية الدموية والتي يمكن من خلالها تدفق خلايا الدم والأدوية بطريقة تحاكي الورم الحقيقي.
تم إجراء البحث تحت قيادة البروفيسور رونيت ساتشي باينيرو من كلية الطب ساكلر وكلية سيغول لعلم الأعصاب، الذي يرأس مركز أبحاث بيولوجيا السرطان، ومختبر أبحاث السرطان والطب النانوي، ومشروع موريس خان لأبحاث السرطان ثلاثي الأبعاد في جامعة تل أبيب. تم تطوير التقنية الجديدة من قبل طالبة الدكتوراه لينا نيوفيلد مع أعضاء المختبر عيلام يني، نا ريسمان، يائيل شتيلرمان، د. ديكلا بن شوشان، سابينا بوتزي، د. جاليا تيرام، د. عنات إلدر بوك، ود. شيران فاربر. .
وتعتمد طباعة الورم على عينات المرضى المأخوذة مباشرة من غرف العمليات في قسم جراحة الأعصاب في مستشفى سوراسكي في تل أبيب. يتم نشر نتائج الدراسة الجديدة اليوم في المجلة المرموقة تقدم العلوم
يقول البروفيسور ساكي باينيرو: "إن الورم الأرومي الدبقي هو أكثر أنواع السرطان فتكًا في الجهاز العصبي المركزي، ويشكل غالبية الأورام الخبيثة التي تنشأ في الدماغ". "في بحثنا السابق، حددنا لأول مرة بروتينًا يسمى P-Selectin، والذي يتم إفرازه عند التقاء الخلايا السرطانية من نوع الورم الأرومي الدبقي وخلايا من نوع الخلايا الدبقية الصغيرة، وهي خلايا الجهاز المناعي في دماغنا. ووجدنا أن هذا البروتين هو المسؤول عن فشل الخلايا الدبقية الصغيرة التي، بدلا من مهاجمة الخلايا السرطانية، تشجع على انتشار هذا السرطان القاتل. لكننا اكتشفنا هذا البروتين في الأورام التي تم استئصالها جراحيًا من المرضى - ولكن ليس في خلايا الورم الأرومي الدبقي التي زرعناها في مختبري، في بعدين على أطباق بتري. والسبب هو أن السرطان، مثل أي نسيج، يتصرف بشكل مختلف تمامًا على سطح بلاستيكي صلب مقارنة بسلوكه عندما ينمو في جسم الإنسان. 90% من الأدوية تفشل في مرحلة التجارب السريرية لأنها تفشل في إعادة إنتاج النجاح الذي تحقق في المختبر على البشر."
ولتحقيق هذه الغاية، قام فريق الباحثين بقيادة البروفيسور ساتشي باينيرو مع طالبة الدكتوراه لينا نيوفيلد، الحائزة على منحة دان ديفيد المرموقة، بإنشاء أول نموذج مطبوع ثلاثي الأبعاد لسرطان الورم الأرومي الدبقي الذي يتضمن أنسجة سرطانية ثلاثية الأبعاد، محاطة بمصفوفة خارج الخلية والتواصل مع بيئته من خلال الأوعية الدموية العاملة والمتدفقة.
يوضح البروفيسور ساتشي باينيرو: "لا يقتصر الأمر على الخلايا السرطانية نفسها فحسب، بل يشمل أيضًا خلايا البيئة الدقيقة في الدماغ، والخلايا النجمية، والخلايا الدبقية الصغيرة، والأوعية الدموية المتصلة بنظام الموائع الدقيقة - أي النظام الذي يسمح للمواد مثل خلايا الدم والأدوية التي سيتم حقنها في الورم. تتم طباعة كل نموذج في مفاعل حيوي أنتجناه في المختبر، باستخدام هلام قمنا بتصميمه واستنساخه من المصفوفة خارج الخلية المأخوذة من المريض، وبالتالي محاكاة الأنسجة نفسها. بعد كل شيء، لا يتمتع الدماغ بنفس الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للأعضاء الأخرى مثل الجلد أو الثدي أو العظام. تتكون أنسجة الثدي في الغالب من الدهون، بينما تتكون أنسجة العظام في الغالب من الكالسيوم. ولكل نسيج خصائص مختلفة، وتؤثر هذه الخصائص على سلوك الخلايا السرطانية وقدرتها على الاستجابة للأدوية. إن نمو جميع أنواع السرطان على نفس السطح البلاستيكي بعيد كل البعد عن محاكاة الوضع السريري على النحو الأمثل.
وبعد طباعة الورم ثلاثي الأبعاد بنجاح، البروفيسور ساتشي باينيرو وأظهر زملاؤها أنه بمساعدة النموذج، سيكون من الممكن التنبؤ بسرعة وكفاءة بالعلاج الأكثر ملاءمة لمريض معين، على عكس الخلايا السرطانية التي تنمو في أطباق بيتري.
"لقد أثبتنا أن نموذجنا ثلاثي الأبعاد أكثر ملاءمة للتنبؤ بالأدوية وتطويرها بثلاث طرق مختلفة. أولاً، قمنا باختبار مادة تثبط البروتين الذي وجدناه، P-Selectin، على مزارع خلايا الورم الأرومي الدبقي في أطباق بتري ثنائية الأبعاد، ولم نلاحظ أي تغيير في انقسام أو هجرة الخلايا المعالجة مقارنة بخلايا التحكم غير المعالجة. . من ناحية أخرى، في نماذج الحيوانات وفي النماذج المطبوعة ثلاثية الأبعاد، حيث وجدنا تعبيرًا عاليًا عن البروتين، تمكنا من تأخير تطور الورم الأرومي الدبقي عن طريق منع بروتين P-Selectin. أثبتت لنا هذه التجربة كم من الأدوية المحتملة لا تصل إلى العيادة لأنها فشلت في الاختبارات على نماذج ثنائية الأبعاد، والعكس صحيح: بعض الحالات التي اعتبرت نجاحا باهرا في المختبر، فشلت في الاختبارات السريرية.
بالإضافة إلى ذلك، وبالتعاون مع مختبر الدكتور عساف ميدي من قسم علم الأمراض في كلية الطب بجامعة تل أبيب، قمنا بتسلسل الخلايا السرطانية التي قمنا بتنميتها وراثيا في النموذج ثلاثي الأبعاد ومقارنتها بالخلايا السرطانية التي نمت عليها البلاستيك والخلايا ثنائية الأبعاد التي قمنا بتسلسلها من المرضى، وأظهرنا أن الأورام المطبوعة ثلاثية الأبعاد كانت تشبه إلى حد كبير خلايا سرطان الدماغ في بيئتها الطبيعية. وبمرور الوقت، تغيرت الخلايا السرطانية التي تنمو على البلاستيك تدريجيًا حتى فقدت كل اتصالها بالخلايا السرطانية الموجودة في دماغ المريض. وأخيرًا، الدليل الثالث كان عن طريق قياس معدل نمو المحاصيل. يعد الورم الأرومي الدبقي مرضًا عنيفًا، من بين أمور أخرى، لأنه لا يمكن التنبؤ به: إذا تم حقن الخلايا السرطانية غير المتجانسة بشكل منفصل في الحيوانات النموذجية، في بعضها، سيكون الورم خاملًا وفي البعض الآخر، سيتطور ورم نشط بسرعة. وهذا أمر منطقي للغاية لأننا نحن البشر يمكن أن نموت بصحة جيدة دون أن نعرف حتى أن لدينا مثل هذه الأورام "الخاملة". وفي المقابل، على اللوحة البلاستيكية في المختبر، تنمو جميع الأورام بنفس المعدل وتنتشر بنفس الطريقة. وفي الورم الذي طبعناه بالطابعة ثلاثية الأبعاد، يتوافق معدل نمو الورم مع التطور الذي نراه في المرضى أو الحيوانات النموذجية."
ووفقا للبروفيسور ساكي باينيرو، يعد هذا نهجا مبتكرا سيسمح بتطوير أدوية جديدة وكذلك اكتشاف أهداف جديدة للأدوية المناسبة بمعدل أسرع بكثير مما هو موجود اليوم. على أمل أن تتيح هذه التكنولوجيا في المستقبل الطب الشخصي للمرضى.
"إذا أخذت عينة من أنسجة المريض، إلى جانب المصفوفة خارج الخلية، فيمكنني طباعة مائة ورم مختلف من هذه العينة واختبار العديد من الأدوية وفي مجموعات مختلفة لمعرفة أي دواء أو مجموعة من الأدوية أكثر ملاءمة لهذا النوع المحدد ورم. وبدلاً من ذلك، يتيح لنا التطوير اختبار الكثير من المركبات المختلفة على الورم المطبوع باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد، وتحديد المركب الذي يستحق استثمار الموارد فيه لمحاولة تطويره بشكل أكبر كدواء حتى المرحلة السريرية. ولكن ربما يكون الجزء الأكثر إثارة هو العثور على البروتينات المستهدفة والجينات المستهدفة في الخلايا السرطانية، وهو أمر يصعب جدًا القيام به في الأورام الموجودة في أدمغة المرضى أو النماذج الحيوانية. ويمنحنا هذا التطور المبتكر وصولاً غير مسبوق، وليس محدودًا بالوقت، لإجراء فحص متعمق لورم ثلاثي الأبعاد يحاكي الورم الذي نجده لدى المرضى بأفضل طريقة ممكنة."
تم تمويل الدراسة من قبل مؤسسة موريس كان، والصندوق الإسرائيلي لأبحاث السرطان (ICRF)، ومجلس الأبحاث الأوروبي (ERC)، وجمعية السرطان، والمؤسسة الوطنية للعلوم، وشركة Check Point Software Technologies Ltd.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
תגובה אחת
معلومات هامة مفقودة
كيف يمكنك فعلا طباعة الورم على الطابعة؟ بأي مواد؟ أو ربما تتم طباعة الهيكل العظمي الخارجي للأنسجة فقط ومن ثم يُسمح للورم بتكوين طفل مع الأنسجة السليمة من تلقاء نفسه؟