三维(3D)类器官培养在癌症精准医疗中有着广阔的前景。不过,在3D类器官培养过程中需要基底膜和刺激干细胞的添加剂。与2D培养相比,它需要投入更多的时间和经费。因此,研究人员一直在尝试开发无需基底膜且更加经济的类器官培养方法。

最近,日本农工大学的研究人员成功建立了2.5D类器官培养模型,并将这项研究成果发表在《Scientific Reports》杂志上。他们认为,这种2.5D类器官培养方法有望取代3D类器官,应用于膀胱癌的研究和治疗。

在先前的研究中,Tatsuya Usui领导的研究团队利用患膀胱癌的犬的尿液样本建立了犬膀胱癌类器官的3D培养方法。这种类器官重现了其亲代肿瘤组织的肿瘤微环境,并在体内显示出肿瘤发生。

不过,3D类器官培养方法的成本太高,因为需要昂贵的基底膜和刺激干细胞的添加剂。与常用的2D细胞系相比,类器官的培养也需要更长时间,因为处理复杂(溶解和固化凝胶)且生长速度慢。因此,研究人员正在寻找一种替代的方法。

为了开发这种新方法,研究人员将注意力在犬膀胱癌上,这种疾病的发生率与人相似。他们从犬的尿液中采集了患病细胞,并采用一种全新的2.5D方法对其进行培养。

“有趣的是,我们能够利用一种2.5D的培养方法来培养类器官细胞,同时产生了3D类器官的大部分特征。这意味着我们能够生成更低成本的生物材料应用于检测和研究,而不会破坏其准确性,”Usui教授表示。


3D类器官和2.5D类器官中的CK5表达(图片来自原文)

与3D类器官相比,2.5D类器官的干细胞标志物表达模式相似,但细胞增殖速度更快。他们将2.5D类器官细胞注射到免疫缺陷小鼠中,发现会形成肿瘤,并显示出尿路上皮癌的组织病理学特征,与膀胱癌3D类器官的注射结果相似。在利用抗癌药物处理时,2.5D类器官表现出与3D类器官相似的敏感性。

“我们确信,我们的方法将在动物和人类的膀胱癌诊断和治疗方面取得突破,因为它有效减少了培养时间、操作步骤以及基底膜和添加剂的成本,因此,它将成为膀胱癌疗法开发的重要平台,”Usui谈道。(生物通 薄荷)

原文检索

Establishment of 2.5D organoid culture model using 3D bladder cancer organoid culture, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-66229-w