加速癌症药物检测的新技术

2018-03-24

诺丁汉大学的科学家已经开发出了一种新技术,可以加速测试药物并减少实验室动物的使用。

大学癌症和干细胞研究所的研究人员设计了一种装置,可以将数十个称为球体的细胞球同时切片,以检查其结构和功能。

该方法在学术期刊Scientific Reports中有详细介绍,将使其他科学家能够更快速地评估新疗法和组织工程学是否可能在现实世界中发挥作用,并且可能比现有方法高出11倍。

Delyan Ivanov博士说:“当我开始通过切片来探索球体时,我对这个过程的慢和艰苦性质感到沮丧。我不得不削减在许多不同药物中培养的球体,这需要数月时间,还有许多手动步骤。

“受到3D打印原理的启发,我决定设计一款我自己的工具,用于将同一平面上的所有球体排列在凝胶中的微芯片样式中。”

克服限制
伊万诺夫博士在他的EPSRC资助的博士研究生奖学金(工程与物理科学研究理事会)期间设计了该设备,在征得了大学添加剂制造组的研究技术员约瑟夫·怀特的帮助之后,他能够完善设计,用于测试的20个不同版本的原型。

该团队现在将公开与科学界共享设计文件和方法,以确保每个人都能立即从该技术中受益。

历史上已经在实验室中测试了用于癌症的新药物和从干细胞构建组织的策略,所述人类细胞在塑料上生长为“地毯”。与人体中的自然行为相反,这些二维培养物中的细胞彼此之间的相互作用有限,并产生很少的称为细胞外基质的天然“胶”。

为了克服这些限制,细小的三维细胞球体(球体)小于针头,彼此之间的相互作用更加紧密,并且更像他们现在正在使用的人体自然对应物。

科学家们正在生长来自肿瘤和正常组织的球状体,并且甚至开发出类似器官的改善的,更有组织的结构,称为类器官。

值得注意的是,虽然可以通过向下看显微镜来检查二维结构,但需要将3D球状体切成厚度仅为0.005毫米(5微米)的数百个薄片,以获得其结构的可靠图片和功能。

减少动物试验
诺丁汉发明使研究人员能够在不同药物和分子存在的情况下安排66个球状体,同时更快速地进行切片,使科学家能够使用同一组实验室生长的组织回答更多问题。

目前在动物身上进行的许多实验可以在这些球体和类器官组织中完成,从而减少并最终取代癌症研究和组织工程中的一些动物试验。

Anna Grabowska博士在Nottingham博士的博士后期间指导Ivanov博士补充道:“我们希望在实验室中创建基于细胞的模型,以模拟人体细胞的自然行为。我们不仅通过培养细胞为球体,而且通过包含多种细胞类型和正确的细胞外基质来实现这一目标。Delyan的技术将允许我们以更快,更高效的方式监测人体组织和器官实验室模型的行为。“

科学报道发表的论文包括设备蓝图,展示新技术的可能性,并提供教学视频向研究人员展示如何制作自己的球体微阵列。

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