Совре­мен­ная онко­ло­гия стал­ки­ва­ет­ся с пара­док­сом: несмот­ря на впе­чат­ля­ю­щий про­гресс в пони­ма­нии меха­низ­мов рака, под­бор эффек­тив­ной тера­пии для кон­крет­но­го паци­ен­та оста­ет­ся слож­ной и зача­стую дли­тель­ной зада­чей. Осо­бен­но акту­аль­на эта про­бле­ма для рака поч­ки — забо­ле­ва­ния с высо­кой вари­а­бель­но­стью тече­ния и отве­та на лече­ние. Тра­ди­ци­он­ные мето­ды тести­ро­ва­ния пре­па­ра­тов на дву­мер­ных кле­точ­ных куль­ту­рах или ксе­но­транс­план­та­тах (опу­хо­лях, пере­са­жен­ных живот­ным) обла­да­ют суще­ствен­ны­ми огра­ни­че­ни­я­ми в точ­но­сти про­гно­зи­ро­ва­ния кли­ни­че­ско­го резуль­та­та у чело­ве­ка. Появ­ле­ние тех­но­ло­гии трех­мер­ной био­пе­ча­ти откры­ва­ет прин­ци­пи­аль­но новые воз­мож­но­сти для пре­одо­ле­ния этих барье­ров, что ярко демон­стри­ру­ют послед­ние дости­же­ния китай­ских исследователей.

За послед­ние два деся­ти­ле­тия био­ло­гия совер­ши­ла зна­чи­тель­ный ска­чок в созда­нии слож­ных кле­точ­ных моде­лей — орга­но­и­дов. Эти мини­а­тюр­ные, упро­щен­ные ана­ло­ги орга­нов, выра­щи­ва­е­мые из плю­ри­по­тент­ных ство­ло­вых кле­ток или кле­ток-пред­ше­ствен­ни­ков, рево­лю­ци­о­ни­зи­ро­ва­ли докли­ни­че­ские иссле­до­ва­ния. Они предо­став­ля­ют уни­каль­ную плат­фор­му для изу­че­ния раз­ви­тия орга­нов, моде­ли­ро­ва­ния забо­ле­ва­ний, тести­ро­ва­ния ток­сич­но­сти и эффек­тив­но­сти лекар­ствен­ных средств. Орга­но­и­ды уже дока­за­ли свою цен­ность в иссле­до­ва­ни­ях пече­ни, кишеч­ни­ка, моз­га и дру­гих органов.

Одна­ко их широ­кое внед­ре­ние в рутин­ную кли­ни­че­скую прак­ти­ку для пер­со­на­ли­зи­ро­ван­но­го под­бо­ра тера­пии онко­боль­ным сдер­жи­ва­лось тех­но­ло­ги­че­ски­ми слож­но­стя­ми. Тра­ди­ци­он­ный про­цесс созда­ния орга­но­и­дов, осно­ван­ный на руч­ном засе­и­ва­нии кле­ток в спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные геле­вые мат­ри­цы, отли­ча­ет­ся высо­кой тру­до­ем­ко­стью, дли­тель­но­стью (неде­ли или меся­цы) и вари­а­бель­но­стью резуль­та­тов. Необ­хо­ди­мость инди­ви­ду­аль­но­го под­хо­да для каж­до­го паци­ен­та дела­ет этот метод непрак­тич­ным для мас­со­во­го при­ме­не­ния в усло­ви­ях огра­ни­чен­но­го вре­ме­ни, харак­тер­но­го для агрес­сив­ных форм рака, таких как почеч­но-кле­точ­ный карцинома.

Китайский инновационный подход

Ско­рость и точ­ность за счет 3d-биопечати

Коман­да уче­ных под руко­вод­ством Пан Юань, доцен­та Уни­вер­си­те­та Синь­хуа (Китай), пред­ло­жи­ла инно­ва­ци­он­ное реше­ние, спо­соб­ное пре­одо­леть суще­ству­ю­щие огра­ни­че­ния. Иссле­до­ва­те­ли раз­ра­бо­та­ли и успеш­но апро­би­ро­ва­ли метод авто­ма­ти­зи­ро­ван­ной трех­мер­ной био­пе­ча­ти для созда­ния высо­ко­точ­ных моде­лей опу­хо­лей поч­ки непо­сред­ствен­но из кле­ток пациентов.

Суть тех­но­ло­гии заклю­ча­ет­ся в послой­ном “сбор­ке” трех­мер­ной кон­струк­ции с исполь­зо­ва­ни­ем био­чер­нил, содер­жа­щих живые опу­хо­ле­вые клет­ки, выде­лен­ные из биоп­та­та или уда­лен­но­го хирур­ги­че­ским путем ново­об­ра­зо­ва­ния паци­ен­та. Клю­че­вое отли­чие от тра­ди­ци­он­ных орга­но­и­дов — пол­ная авто­ма­ти­за­ция про­цес­са и высо­кая ско­рость изго­тов­ле­ния. Систе­ма био­пе­ча­ти спо­соб­на одно­вре­мен­но созда­вать мно­же­ство иден­тич­ных копий опу­хо­ле­вой моде­ли для парал­лель­но­го тести­ро­ва­ния раз­лич­ных тера­пев­ти­че­ских схем.

Глав­ным пре­иму­ще­ством новой тех­но­ло­гии явля­ет­ся не толь­ко ско­рость, но и бес­пре­це­дент­ная био­ло­ги­че­ская точ­ность полу­ча­е­мых моде­лей. Китай­ским уче­ным уда­лось добить­ся того, что напе­ча­тан­ные трех­мер­ные аналоги:

  1. Струк­тур­но повто­ря­ют архи­тек­то­ни­ку исход­ной опу­хо­ли пациента.
  2. Сохра­ня­ют пат­терн актив­но­сти генов (тран­скрип­том­ный про­филь), харак­тер­ный для зло­ка­че­ствен­ных кле­ток in vivo.
  3. Вклю­ча­ют клю­че­вые ком­по­нен­ты мик­ро­окру­же­ния опу­хо­ли (TME): Поми­мо самих рако­вых кле­ток, в био­чер­ни­ла инте­гри­ру­ют­ся клет­ки стро­мы, эндо­те­ли­аль­ные клет­ки (фор­ми­ру­ю­щие сосу­ды) и даже клет­ки здо­ро­вой почеч­ной тка­ни, окру­жа­ю­щей новообразование.

Имен­но вос­со­зда­ние слож­но­го TME явля­ет­ся кри­ти­че­ским фак­то­ром. Мик­ро­окру­же­ние опу­хо­ли игра­ет реша­ю­щую роль в ее про­грес­си­ро­ва­нии, мета­ста­зи­ро­ва­нии и, что наи­бо­лее важ­но для тера­пии, в отве­те на лече­ние. Клет­ки стро­мы и сосу­ды могут созда­вать физи­че­ские и био­хи­ми­че­ские барье­ры для лекарств, вли­ять на иммун­ный ответ и спо­соб­ство­вать раз­ви­тию резистентности.

Потенциал для клинической практики 

И раз­ра­бот­ки лекарств

Внед­ре­ние тех­но­ло­гии 3D-био­пе­ча­ти опу­хо­ле­вых моде­лей поч­ки сулит про­рыв в двух клю­че­вых областях:

1. Пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ный под­бор терапии:

  • Сокра­ще­ние вре­ме­ни: Авто­ма­ти­за­ция поз­во­ля­ет полу­чить тести­ру­е­мые моде­ли в сро­ки, кли­ни­че­ски при­ем­ле­мые для при­ня­тия реше­ний о лече­нии (дни, а не недели/​месяцы).
  • Повы­ше­ние точ­но­сти про­гно­за: Тести­ро­ва­ние раз­лич­ных ком­би­на­ций и доз пре­па­ра­тов на моде­ли, мак­си­маль­но близ­кой к реаль­ной опу­хо­ли кон­крет­но­го паци­ен­та, вклю­чая его TME, поз­во­ля­ет с высо­кой веро­ят­но­стью пред­ска­зать эффек­тив­ность и потен­ци­аль­ную рези­стент­ность до нача­ла систем­но­го лечения.
  • Сни­же­ние ток­си­че­ской нагруз­ки: Умень­ше­ние коли­че­ства неэф­фек­тив­ных “проб­ных” кур­сов тера­пии напря­мую улуч­ша­ет каче­ство жиз­ни пациента.

2. Уско­ре­ние докли­ни­че­ской раз­ра­бот­ки новых препаратов:

  • Высо­ко­про­из­во­ди­тель­ный скри­нинг: Воз­мож­ность одно­вре­мен­ной печа­ти мно­же­ства иден­тич­ных моде­лей от раз­ных паци­ен­тов поз­во­ля­ет быст­ро тести­ро­вать биб­лио­те­ки соеди­не­ний на реле­вант­ном био­ло­ги­че­ском материале.
  • Моде­ли­ро­ва­ние рези­стент­но­сти: Тех­но­ло­гия поз­во­ля­ет созда­вать моде­ли из кле­ток паци­ен­тов с извест­ной рези­стент­но­стью к опре­де­лен­ным пре­па­ра­там для изу­че­ния меха­низ­мов устой­чи­во­сти и поис­ка спо­со­бов ее преодоления.
  • Тести­ро­ва­ние ком­би­ни­ро­ван­ных схем: Напе­ча­тан­ные моде­ли иде­аль­но под­хо­дят для оцен­ки синер­ге­ти­че­ских эффек­тов раз­лич­ных ком­би­на­ций лекарств в кон­тро­ли­ру­е­мых условиях.

Теку­щие иссле­до­ва­ния коман­ды Пан Юань сосре­до­то­че­ны на даль­ней­шей опти­ми­за­ции про­цес­са био­пе­ча­ти, повы­ше­нии жиз­не­спо­соб­но­сти и функ­ци­о­наль­ной зре­ло­сти кле­ток в напе­ча­тан­ных кон­струк­ци­ях, а так­же на вали­да­ции пред­ска­за­тель­ной спо­соб­но­сти моде­лей в мас­штаб­ных ретро­спек­тив­ных и про­спек­тив­ных кли­ни­че­ских иссле­до­ва­ни­ях. Раз­ра­бот­ка уче­ных пред­став­ля­ет собой зна­чи­тель­ный про­рыв на сты­ке био­тех­но­ло­гии, инже­не­рии и онко­ло­гии. Тех­но­ло­гия авто­ма­ти­зи­ро­ван­ной 3D-био­пе­ча­ти пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ных моде­лей опу­хо­лей поч­ки, вос­про­из­во­дя­щих не толь­ко рако­вые клет­ки, но и их кри­ти­че­ски важ­ное мик­ро­окру­же­ние, обла­да­ет потен­ци­а­лом транс­фор­ми­ро­вать под­хо­ды к лече­нию это­го слож­но­го забо­ле­ва­ния. Устра­не­ние клю­че­вых недо­стат­ков тра­ди­ци­он­ных мето­дов созда­ния орга­но­и­дов — дли­тель­но­сти, тру­до­ем­ко­сти и вари­а­бель­но­сти — откры­ва­ет путь к широ­ко­му кли­ни­че­ско­му применению.

Воз­мож­ность быст­ро и точ­но тести­ро­вать раз­лич­ные тера­пев­ти­че­ские опции на реле­вант­ной моде­ли до назна­че­ния лече­ния паци­ен­ту сулит суще­ствен­ное повы­ше­ние эффек­тив­но­сти тера­пии, сни­же­ние часто­ты при­ме­не­ния нера­бо­та­ю­щих, но ток­сич­ных схем и, в конеч­ном ито­ге, улуч­ше­ние пока­за­те­лей выжи­ва­е­мо­сти и каче­ства жиз­ни боль­ных раком поч­ки. Одно­вре­мен­но тех­но­ло­гия обе­ща­ет уско­рить и уде­ше­вить про­цесс раз­ра­бот­ки новых тар­гет­ных пре­па­ра­тов и ком­би­ни­ро­ван­ных схем лече­ния. Хотя для пол­ной инте­гра­ции мето­да в кли­ни­че­ские алго­рит­мы потре­бу­ют­ся допол­ни­тель­ные иссле­до­ва­ния и вали­да­ция, пред­став­лен­ный под­ход зада­ет новый стан­дарт в стрем­ле­нии к истин­но пер­со­на­ли­зи­ро­ван­ной и высо­ко­эф­фек­тив­ной онко­ло­ги­че­ской помощи.

Tags:
, ,

Похожие посты