肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）为近年来最热门的肿瘤治疗研究领域之一，TME 不仅有癌细胞，还包括细胞外基质（extracellular matrix）、正常的原组织细胞、纤维母细胞、血管、免疫细胞等，错综复杂的交错在一起。癌细胞在 TME 可伪装成正常细胞、表现可抑制免疫细胞攻击的配体（ligand），释放细胞激素压抑免疫反应、躲在正常的纤维母细胞或组织细胞之中、或产生新突变减弱抗癌药物功效等。因此，若能了解肿瘤微环境的运作，就能解决抗癌药物抗药性以逆转战局。
近日，塔夫斯大学（Tufts University）研究团队于《Nature Communications》发表一篇文章指出，他们建立出能模拟小儿和成人脑癌的肿瘤微环境 3D 人类组织培养模型，包含脑源性ECM。这是脑肿瘤生物学和药理学反应的重要一步。
该研究团队从脑癌病人身上获取原代癌细胞，随后使癌细胞和其他细胞生长在 包含 ECM 3D 芯片上，并使它们在类似于大脑的环境中生长。他们能调整 ECM 的组成，以找出每种物质或细胞在肿瘤生长中的作用，并且能看到对直接源自病人的肿瘤细胞的作用。另一个重要的突破是利用非侵入性双光子激发萤光代谢成像来追踪细胞的 3D 生长、压力状态和死亡。
他们也发现，在 3D 培养中，胎儿ECM含有较高表现的胶原蛋白、透明质酸（hyaluronan, HA）和某些硫酸软骨素蛋白聚糖（chondroitin sulfate proteoglycans, CSPG），支持胎儿肿瘤生长方面比成年 ECM 更好（胎儿和成年 ECM 均来自猪脑）。该结果与脑癌倾向于改变 ECM 的观念相关，也就是成分变得更像“胎儿”以支持其生长。
此外，另一个关键发现是成年胶质母细胞瘤细胞释放的脂质液滴，推测它们是透过吸收药物，而有助于降低许多胶质母细胞瘤细胞的药物敏感性，且与3D组织模型和患者的生存率不佳有关。另外，在进行这些实验之前，尚未在体外观察到液滴，这显示该模型是脑肿瘤行为研究的强大系统。
该论文的第一作者 Disha Sood 提到，尽管这是一个初步的概念，但是能够维持病人原发性肿瘤细胞的可行培养，并透过无侵入方式进行代谢追踪，以及能即时监视细胞行为和药物敏感性，进而为治疗决策提供重要的参考依据。
延伸阅读：解开实体肿瘤微环境的奥秘参考资料：
1. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12420-1
2. https://www.news-medical.net/news/20191004/Researchers-develop-3D-tissue-models-of-brain-tumors-in-a-brain-mimicking-microenvironment.aspx
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