Advanced Healthcare Materials:一种3D生物打印多发性骨髓瘤模型

多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)是仅次于非霍奇金淋巴瘤的第二大最常见的恶性血液病,且不可治愈。尽管蛋白酶体抑制剂(如硼替佐米, BTZ)、免疫调节药物和自体干细胞移植等的使用显著改善了MM的治疗和生存率,但几乎所有患者最终都会复发。MM发生于造血骨髓,其特征是B细胞来源的异常浆细胞增殖。肿瘤微环境既是MM生物学的重要因素,也是新的治疗靶点。传统的二维(2D)细胞培养不能模拟肿瘤微环境的自然生理,并可能影响对药物反应的筛选。

哈佛大学医学院Y. Shrike Zhang教授课题组与Dana-Farber癌症研究所Kenneth C. Anderson教授、 Dharminder Chauhan教授等合作,利用同轴打印系统模拟骨髓腔的空心结构,MM细胞可以在其中培养,以实现对MM的高内涵体外模拟和抗肿瘤药物筛选。该3D模型外层鞘层包含骨矿物质,内芯层包含MM细胞或/和基质细胞,可一步法进行打印。较2D培养,该3D模型促进了MM细胞的生长和增殖,当MM细胞与HS5基质细胞共培养时,由于HS5细胞分泌的白介素-6 (IL-6)诱导MM细胞聚集导致这种促进作用更加明显。更令人兴奋的是,患者来源的MM细胞可以在该3D生物打印微环境中维持良好的生存能力长达7天,而在2D培养中5天内则完全死亡。

图1. MM的体内环境和同轴生物打印高内涵MM体外模型示意图。

BTZ在抑制MM细胞增殖方面发挥了重要作用,另一方面, IL-6是MM病中重要的致病因子,它也是MM患者骨髓中破骨细胞发生和肿瘤微环境的有效刺激因子。托珠单抗 (TOC)是一种人源化抗IL-6受体抗体。该3D模型中进一步验证了TOC阻断IL-6和IL-6受体的结合可用于治疗MM细胞黏附介导的耐药性。因此,研究人员首次使用同轴3D生物打印在体外构建高内涵MM模型,也为未来MM化疗药物的筛选提供了一个潜在的方法。

论文信息:

A 3D-Bioprinted Multiple Myeloma Model

Di Wu, Zongyi Wang, Jun Li, Yan Song, Manuel Everardo Mondragon Perez, Zixuan Wang, Xia Cao, Changliang Cao, Sushila Maharjan, Kenneth C. Anderson*, Dharminder Chauhan*, Yu Shrike Zhang

Advanced Healthcare Materials

DOI: 10.1002/adhm.202100884

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100884