[ad_1]
2023년 1월 20일 – 과학자들은 암과의 싸움에서 큰 진전을 이루었습니다. 미국에서 암으로 사망할 위험은 지난 20년 동안 27% 감소했습니다. 이는 암이 어떻게 작용하는지에 대한 복잡한 세부 사항을 계속해서 밝히고 치료를 발전시키는 연구자 덕분입니다.
이제 실제 인간 세포를 사용하는 인체용 3D 프린팅과 같은 3D 바이오프린팅의 새로운 기술은 과학자들이 환자의 샘플을 더 잘 나타내는 3D 종양 모델을 개발할 수 있게 함으로써 연구 속도를 높일 것을 약속합니다.
3D 바이오프린팅을 연구하는 Brigham and Ladies’s Hospital의 생명공학 부교수이자 Harvard Medical School의 조교수인 Y. Shrike Zhang 박사는 그 영향이 “거대”할 수 있다고 말합니다. “체외에서 종양을 모델링할 수 있는 유일한 기술은 아니지만 확실히 가장 유능한 기술 중 하나입니다.”
그게 왜 중요한가요? 현재 과학자들이 자주 사용하는 2D 세포 배양은 암이 어떻게 성장하고 확산되고 치료에 반응하는지에 대한 모든 복잡성을 포착하지 못할 수 있기 때문입니다. 한 추정치에 따르면 3.4percent로 매우 적은 수의 잠재적인 새로운 항암제가 모든 임상 시험을 통과할 수 있는 이유 중 하나입니다. 결과는 배양 접시에서 환자에게 전달되지 않을 수 있습니다.
반면에 3D 바이오프린팅 모델은 종양을 둘러싼 모든 부분(세포, 분자, 혈관)인 종양의 “미세 환경”을 더 잘 복사할 수 있습니다.
“종양 미세 환경은 암이 진행되는 방식을 정의하는 데 중요한 역할을 합니다.”라고 Penn State University의 연구원이자 박사 후보인 Madhuri Dey는 말합니다. “In-vitro 3D 모델은 [cancer] 종양이 자연과 같은 미세 환경에 존재할 때 화학 요법 또는 면역 요법 치료에 어떻게 반응하는지 밝혀주는 미세 환경.”
Dey는 유방암 종양을 3D 바이오프린팅하여 성공적으로 치료한 연구(Nationwide Science Foundation에서 자금 지원)의 주 저자입니다. 암세포의 이전 3D 모델과 달리 이 모델은 미세 환경을 더 잘 모방했다고 Dey는 설명합니다.
지금까지 “암 모델의 3D 바이오프린팅은 하이드로겔을 함유한 개별 암세포의 바이오프린팅으로 제한되었습니다.”라고 그녀는 말합니다. 그러나 그녀와 그녀의 동료들은 종양과 관련하여 혈관의 위치를 제어할 수 있는 기술(흡인 보조 생체 인쇄라고 함)을 개발했습니다. “이 모델은 암의 이러한 뉘앙스를 연구하기 위한 토대를 마련합니다.”라고 Dey는 말합니다.
Zhang은 Penn State 연구(그는 참여하지 않았음)에 대해 “이것은 매우 멋진 작업입니다.”라고 말합니다. “혈관화는 항상 다음의 핵심 요소입니다. [a] 대부분의 종양 유형입니다.” 혈관을 포함하는 모델은 종양 모델이 암 연구에서 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 “중요한 틈새 시장”을 제공합니다.
몸을 위한 3D 프린터
3D 프린팅에 대해 들어봤을 가능성이 있으며 3D 프린터를 소유하고 있거나 소유하고 있는 사람을 알고 있을 수도 있습니다. 이 개념은 일반 인쇄와 비슷하지만 종이에 잉크를 분사하는 대신 3D 프린터는 플라스틱 또는 기타 재료 층을 수백 또는 수천 번 방출하여 처음부터 물체를 만듭니다.
입체 바이오프린팅 피부, 혈관, 장기 또는 뼈와 같은 생물학적 구조를 만들기 위해 살아있는 세포로 만들어진 층을 제외하고는 거의 동일한 방식으로 작동합니다.
바이오프린팅은 1988년부터 사용되어 왔습니다. 지금까지는 재생 의학 분야와 같은 연구 환경에서 주로 사용되었습니다. 귀 재건, 신경 재생, 피부 재생에 대한 연구가 진행 중이다. 이 기술은 또한 최근 연구원들이 안과 질환을 연구하는 데 도움이 되는 안구 조직을 만드는 데 사용되었습니다.
암 연구에 사용할 수 있는 기술의 잠재력은 아직 완전히 실현되지 않았다고 Dey는 말합니다. 하지만 그럴 수도 있습니다 변화하고 있습니다.
“3D 바이오프린팅 종양 모델의 사용은 암 연구에서 번역에 가까워지고 있습니다.”라고 Zhang은 말합니다. “연구 분야에서 점점 더 많이 채택되고 있으며 [the technology] 암 치료제 개발에 사용하기 위해 제약 업계에서 탐색하기 시작했습니다.”
바이오프린팅은 자동화될 수 있기 때문에 연구원들이 고품질의 복잡한 종양 모델을 대규모로 만들 수 있다고 Zhang은 말합니다.
이러한 3D 모델은 또한 종양 약물 테스트에서 동물의 사용을 대체하거나 줄일 수 있는 잠재력이 있다고 Dey는 지적합니다. 그들은 “동물 생리학이 인간과 일치하지 않기 때문에 동물 모델에 비해 더 정확한 약물 반응을 제공할 것으로 기대됩니다.”
그만큼 FDA 현대화법 2.0인간보다 먼저 동물에서 약물을 테스트해야 한다는 요구 사항을 제거하는 새로운 미국 법률은 “약물 개발 파이프라인에서 그러한 기술을 위한 길을 더욱 열었습니다”라고 Zhang은 말합니다.
각 환자를 위한 맞춤형 종양 모델을 구축할 수 있다면 어떨까요?
Bioprinting의 가능한 용도는 실험실을 넘어선다고 Dey는 말합니다. 개별 환자의 생검을 기반으로 3D 종양 모델을 맞춤화할 수 있다고 상상해 보십시오. 의사는 이러한 환자별 모델에서 많은 치료를 테스트하여 각 환자가 다른 치료에 어떻게 반응할지 보다 정확하게 예측할 수 있습니다. 이것은 의사가 어떤 치료 과정이 가장 좋은지 결정하는 데 도움이 될 것입니다.
Dey의 연구에서 3D 모델은 화학 요법과 면역 요법으로 치료되었으며 두 가지 모두에 반응했습니다. 이것은 이러한 3D 모델이 신체의 면역 반응을 드러내고 치료법을 선별하는 데 사용될 가능성을 강조한다고 Dey는 말합니다.
“미래에 이 기술이 병원에서 적용되어 암 치료 과정을 가속화할 수 있기를 바랍니다.”라고 Dey는 말합니다.
이를 위해 그녀와 그녀의 동료들은 현재 환자에게서 제거한 실제 유방암 종양으로 연구하고 있으며 화학 및 면역 요법 스크리닝에 사용하기 위해 실험실에서 3D로 다시 생성하고 있습니다.
[ad_2]