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肿瘤类器官在抗血管生成药物药效评价中的应用

2021年4月21日

肿瘤血管生成（tumorangiogenesis）是指肿瘤细胞诱导的微血管生长及肿瘤微环境中血液循环建立的过程，对肿瘤的生长、浸润和转移都有重要作用，也是肿瘤研究和抗癌新药研发的热点[1]。

图1：血管生成信号通路（引自CST）
常见血管体外评价的方法

（1）2D血管内皮细胞检测：将人脐静脉内皮细胞（HUVEC细胞）种植到细胞培养皿中，形成网格管腔状结构，评价刺激药物对血管内皮细胞增殖或者血管形态的影响。

图2：2D血管内皮细胞增值和血管形态检测

（2）3D纤维胶珠血管生成检测：在3D情况下，将血管内皮细胞粘附到纤维球上，在基质胶球上继续培养，通过观察和测量内皮细胞出芽和管腔形成的水平，定性和定量评价因子或药物对血管生成的影响。

图3：3D纤维胶珠血管生成检测

类器官和血管内皮细胞共培养模型：2D血管内皮细胞检测和3D纤维胶球检测，都没有提供肿瘤细胞存在的微环境。科途医学类器官和血管内皮细胞3D共培养模型，在体外将肿瘤类器官和血管内皮细胞共同培养，形成混合培养球体后，转移到基质胶表面，观测内皮细胞出芽和管腔形成。

该技术方法优势在于：
  • 提供了更接近体内肿瘤血管生成生理状态的人源三维共培养模型；
  • 建立了能够评估抗肿瘤血管生成药物/疗法药效的类器官平台。
图4：肿瘤类器官和血管内皮细胞共培养模型
图5：肿瘤类器官和血管内皮细胞共培养评价药物的案例

肿瘤类器官和血管内皮细胞共培养体系可以在多个癌种中有效评测药物影响内皮细胞血管生成的能力。通过3D共培养肿瘤类器官三维共培养体系，在体外真实再现外周包裹着血管内皮细胞的肿瘤类器官血管新生的过程，在该体系下评价药物，更具真实性。科途医学3D共培养血管生成模型弥补了体外内皮细胞与动物模型之间的鸿沟，是评价抗血管生成药物的新型有力工具。

参考文献
1. Folkman, J., Tumorangiogenesis: therapeutic implications. The New England journalof medicine, 1971. 285(21): p. 1182-6.
2. Changchien, C.Y., et al.,Effect of malignant‐associated pleural effusion on endothelialviability, motility and angiogenesis in lung cancer. CancerScience, 2020. 111(10): p. 3747-3758.
3. Shekhar, M., J. Werdell,and L. Tait, Interaction with endothelial cells is a prerequisitefor branching ductal-alveolar morphogenesis and hyperplasia ofpreneoplastic human breast epithelial cells: regulation by estrogen.Cancer research, 2000. 60(2): p. 439-49.