Thử nghiệm hương pháp điều trị ung thư tuyến tụy thông qua các mô hình bản sao tuyến tụy organoids

Các kỹ sư của MIT, phối hợp với các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Ung thư Vương quốc Anh Manchester, đã phát triển một phương pháp mới để phát triển các bản sao nhỏ của tuyến tụy, sử dụng các tế bào tuyến tụy khỏe mạnh hoặc ung thư. Các mô hình mới của họ có thể giúp các nhà nghiên cứu phát triển và thử nghiệm các loại thuốc tiềm năng cho bệnh ung thư tuyến tụy, hiện là một trong những loại ung thư khó điều trị nhất.

Sử dụng một loại gel chuyên dụng mô phỏng môi trường ngoại bào xung quanh tuyến tụy, các nhà nghiên cứu có thể phát triển các "organoids" tuyến tụy, cho phép họ nghiên cứu các tương tác quan trọng giữa khối u tuyến tụy và môi trường của chúng. Không giống như một số loại gel hiện được sử dụng để nuôi cấy mô, gel MIT mới hoàn toàn tổng hợp, dễ lắp ráp và có thể được sản xuất với thành phần phù hợp mọi lúc.

Linda Griffith, Giáo sư Đổi mới Giảng dạy của Trường Kỹ thuật và là giáo sư về kỹ thuật sinh học và kỹ thuật cơ khí cho biết: “Vấn đề về khả năng tái tạo là một vấn đề chính. "Cộng đồng nghiên cứu đang tìm cách để thực hiện phương pháp nuôi cấy các loại chất hữu cơ này một cách bài bản hơn, và đặc biệt là để kiểm soát môi trường vi mô."

Các nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng gel mới của họ có thể được sử dụng để nuôi các loại mô khác, bao gồm cả mô ruột và nội mạc tử cung.

Griffith và Claus Jorgensen, trưởng nhóm tại Viện Nghiên cứu Ung thư Vương quốc Anh Manchester, là tác giả cấp cao của bài báo, xuất hiện ngày hôm nay trên Tạp chí Nature Materials . Tác giả chính là Christopher Below, một cựu nghiên cứu sinh tại Viện Nghiên cứu Ung thư Vương quốc Anh Manchester.

Theo truyền thống, các phòng thí nghiệm đã sử dụng gel chiết xuất từ ​​mô bán sẵn trên thị trường để nuôi cấy các chất hữu cơ trong đĩa thí nghiệm. Tuy nhiên, vì gel thương mại được sử dụng rộng rãi nhất là một hỗn hợp phức tạp của protein, proteoglycan và các yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ một khối u phát triển ở chuột, nó có thể thay đổi theo từng lô và có các thành phần không mong muốn, Griffith nói. Nó cũng không phải lúc nào cũng cho phép sự phát triển của nhiều loại tế bào. Khoảng 10 năm trước, phòng thí nghiệm của Griffith bắt đầu nghiên cứu thiết kế một loại gel tổng hợp có thể được sử dụng để nuôi cấy các tế bào biểu mô, tạo thành các tấm lót hầu hết các cơ quan, cùng với các tế bào hỗ trợ khác.

Loại gel mà họ phát triển dựa trên polyethylene glycol (PEG), một loại polymer thường được sử dụng cho các ứng dụng y tế vì nó không tương tác với các tế bào sống. Bằng cách nghiên cứu các đặc tính sinh hóa và lý sinh của chất nền ngoại bào, bao quanh các cơ quan trong cơ thể, các nhà nghiên cứu có thể xác định các đặc điểm mà họ có thể kết hợp vào gel PEG để giúp các tế bào phát triển trong đó.

Một đặc điểm chính là sự hiện diện của các phân tử được gọi là phối tử peptit, tương tác với các protein bề mặt tế bào được gọi là tích phân. Sự liên kết dính giữa các phối tử và các tích phân cho phép các tế bào dính vào gel và tạo thành các chất hữu cơ. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc kết hợp các peptide tổng hợp nhỏ có nguồn gốc từ fibronectin và collagen trong gel của chúng cho phép chúng phát triển nhiều loại mô biểu mô, bao gồm cả mô ruột. Họ đã chỉ ra rằng các tế bào hỗ trợ được gọi là tế bào mô đệm, cùng với các tế bào miễn dịch, cũng có thể phát triển mạnh trong môi trường này.

Trong nghiên cứu mới, Griffith và Jorgensen muốn xem liệu loại gel này có thể được sử dụng để hỗ trợ sự phát triển của các organoids tuyến tụy bình thường và các khối u tuyến tụy hay không. Theo truyền thống, rất khó để phát triển mô tuyến tụy theo cách tái tạo cả tế bào ung thư và môi trường hỗ trợ, bởi vì một khi các tế bào khối u tuyến tụy bị loại bỏ khỏi cơ thể, chúng sẽ mất đi các đặc điểm ung thư đặc biệt.

Phòng thí nghiệm của Griffith đã phát triển một quy trình để sản xuất loại gel mới, và sau đó hợp tác với phòng thí nghiệm của Jorgensen, nơi nghiên cứu sinh học của bệnh ung thư tuyến tụy, để kiểm tra nó. Jorgensen và các sinh viên của ông đã có thể sản xuất gel và sử dụng nó để phát triển các chất hữu cơ tuyến tụy, sử dụng các tế bào tuyến tụy khỏe mạnh hoặc ung thư có nguồn gốc từ chuột.

Jorgensen nói: “Chúng tôi nhận được giao thức từ Linda và chúng tôi đưa thuốc thử vào, và sau đó nó hoạt động. "Tôi nghĩ rằng điều đó nói lên rất nhiều về hệ thống mạnh mẽ như thế nào và việc triển khai nó dễ dàng như thế nào trong phòng thí nghiệm."

Các phương pháp tiếp cận khác mà họ đã thử quá phức tạp hoặc không thể tổng hợp lại môi trường vi mô được thấy trong các mô sống, ông nói. Bằng cách sử dụng gel này, phòng thí nghiệm của Jorgensen có thể so sánh các chất hữu cơ tuyến tụy với các mô mà họ đã nghiên cứu trên chuột sống, và họ phát hiện ra rằng các chất hữu cơ khối u biểu hiện nhiều tích phân giống như được thấy trong các khối u tuyến tụy. Hơn nữa, các loại tế bào khác thường bao quanh khối u, bao gồm đại thực bào (một loại tế bào miễn dịch) và nguyên bào sợi (một loại tế bào hỗ trợ), cũng có thể phát triển trong môi trường vi mô.

Tế bào có nguồn gốc từ bệnh nhân

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng họ có thể sử dụng gel của mình để phát triển các chất hữu cơ từ tế bào ung thư tuyến tụy từ bệnh nhân. Họ tin rằng nó cũng có thể hữu ích cho việc nghiên cứu ung thư phổi, đại trực tràng và các bệnh ung thư khác. Các hệ thống như vậy có thể được sử dụng để phân tích cách các loại thuốc ung thư tiềm ẩn ảnh hưởng đến các khối u và môi trường vi mô của chúng.

Griffith cũng có kế hoạch sử dụng gel này để phát triển và nghiên cứu mô của những bệnh nhân bị lạc nội mạc tử cung, một tình trạng khiến các mô lót tử cung phát triển bên ngoài tử cung. Điều này có thể dẫn đến đau đớn và đôi khi là vô sinh.

Một trong những ưu điểm của gel mới là nó hoàn toàn tổng hợp và có thể được tạo ra dễ dàng trong phòng thí nghiệm bằng cách trộn các tiền chất cụ thể với nhau, bao gồm PEG và một số polypeptit. Các nhà nghiên cứu đã nộp bằng sáng chế về công nghệ này và đang trong quá trình cấp phép cho một công ty có thể sản xuất gel thương mại.

Nguồn Science daily/Viện Công nghệ Massachusetts