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一种抗癌药物筛选的新模型——类器官模型

(2019-03-19 11:30:39)
标签:

药物筛选

类器官模型

创新药物

抗癌药物

肿瘤模型

分类: 药物筛选

众所周知,药物发现是创新药物研究的关键,然而药物发现具有很大的随机性,是不可控制的,药物筛选模型可以对能够作为药用的物质进行初步药理活性的检测和试验。传统的抗癌药的药物筛选模型主要是依据药效学模型进行细胞和动物实验,测试给药前后的变化,但是这种初筛方法的效率并不够理想。作为肿瘤生物学和干细胞生物学研究的有力工具,类器官适用于高通量的药物筛选和个性化治疗。

癌症的个性化治疗和精准治疗逐渐成为全世界医学研究的热点,但是能够维持癌细胞在体内特征的癌症体外模型的匮乏已经成为了癌症病人个性化治疗和精准治疗研究的瓶颈。以往对于抗癌药物效果的预测往往是基于一些肿瘤模型。肿瘤细胞系是肿瘤研究的模型之一,具有培养条件简单、体外能够无限增殖和适用于大规模药物筛选的优点,然而肿瘤细胞系也具有在体外培养过程中丢失肿瘤细胞的异质性和肿瘤细胞在体内的特征等缺点。

PDX模型也是一种肿瘤模型,虽然PDX肿瘤模型能够很大程度地维持肿瘤的异质性,目前也已经用于肿瘤的药物测试和肿瘤的药物筛选模型的建立,但是该模型面临着移植成功率低、肿瘤样本量大和实验周期较长等缺点。美迪西的药物筛选服务可以为客户提供从分子、细胞、离体标本和整体动物水平上,在抗肿瘤、免疫性疾病、抗炎、心血管疾病、镇痛和糖尿病等研究领域建立了相对成熟的药物筛选模型,既包括微量、快速、高自动化的新型高通量初筛模型,又包括深入筛选的各级复筛模型,形成了高效、多层次的新药筛选平台。

2018223日,一项由英国研究者发表的运用肿瘤类器官模型预测肿瘤对抗癌药物反应性的研究刊载在Science上。研究人员收集了来自71名转移性结肠癌和胃食管癌的患者的110例肿瘤组织样本,其中有70%被成功地培养成类器官,用于测试55种抗癌药物。结果发现,从类器官形成之初、到进行药物治疗之后,这些类器官在组织学、分子水平和功能上能够持续与来源肿瘤组织保持高度一致,很好地反映其特点。接下来的临床试验发现肿瘤类器官模型如果对某一药物有反应,那么这一药物有88%的可能性同样适用于相应的患者;

而对某一肿瘤类器官模型无效的药物,那就根本没有在患者身上尝试的必要。

类器官具有体外培养的无线增殖能力,可以最大限度地维持肿瘤细胞在体内的特征,而且在长期培养的过程中并不会引入新的基因突变,所以是一个可供药物测试和筛选的理想模型,其用于药物筛选模型的建立,可以快速将基础研究转向应用研究。

类器官属于三维(3D)细胞培养物,与对应的器官拥有类似的空间组织,包含其代表器官的一些关键特性并能够重现对应器官的部分功能,从而提供一个高度生理相关系统。由于类器官模型与人体原本的组织具有类似的结构和功能,因此作为一种研究工具能比一般的细胞系或是动物模型更好地反映肿瘤的特点,也更有望被应用于临床。而且正常组织培养出的“类器官”未来可能会被用于移植或者修复损伤,同时还能避免排斥反应,也可以被用做感染、微生物学研究的模型。

有研究人员利用由癌症患者肿瘤衍生出的三维(3D)类器官,接近复制出了原发肿瘤的一些关键特性。这些“类器官”培养物适用于大规模的药物筛查来检测与药物敏感性相关的一些遗传改变,为采用个体化治疗改善癌症患者的临床结局铺平了道路。除了大规模的药物筛选,也有不少研究利用类器官进行特定的一种或者几种药物的测试。如研究者利用来源于卵巢肿瘤的类器官作为药物筛选模型,通过实验表明一种名为ReACp53多肽能够恢复P53的功能,同时在小鼠腹腔注射该多肽后发现移植的肿瘤体积很快就减小了,证明ReACp53具有作为卵巢癌以及其他类型的P53突变癌症的治疗潜能。

总的来说在抗癌药物的筛选上,类器官模型在基因水平和形态特点上能够很好地模拟患者体内相应的组织,适用于高通量的药物筛选和疾病的个性化治疗研究。在未来随着科学技术的发展,类器官模型将会在人类研究癌症的道路上发挥着越来越多的作用。

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