以下文章最初出现在4月8日2021年在SelectScience在这里．
了解脑器有器材核心设施如何将其胶质母细胞瘤模型应用于显影患者的迷你性脑
胶质母细胞瘤是成人中最致命的原发性脑肿瘤，只有大约15个月的中位存活率，不到6％的患者幸存超过五年标记。迫切需要充分了解胶质母细胞瘤的癌症生物学被缺乏模仿脑微环境的合适疾病模型挫败。
近来，脑瀑样，源自干细胞的自组装三维细胞模型，已经打开了将大脑的Milieu重新检查和研究胶质母细胞瘤的可能性。
在这个SelectScience®采访，我们与Weill Cornell Medicine的Starr基金会Glionoid转型核心董事Richa Singhania博士与Richa Singhania博士发言，以了解在菜肴中成功重建Gliomas的关键考虑因素。
3D类器官共培养复制成胶质细胞瘤在体外
“我们已经成功地开发了一个基于大脑器官的人类胶质母细胞瘤3D模型，以复制这些肿瘤的基本生物学特性，”Singhania说。“我们致力于通过将脑器官类技术与自动化高通量筛查相结合，为脑癌患者开发一种个性化的、有针对性的治疗方法。”
为了在有机体中造型胶质母细胞瘤，核心设施采用共培养模型。患者衍生的胶质瘤干细胞与脑有机体共同培养，以诱导肿瘤形成。“我们称我们的型号Glico - Glicoblastoma脑细胞体 - 这些胶质瘤肿瘤在有机体提供的人脑微环境的背景下生长，”Singhania解释。
生成GLICO是一个多步骤的过程。首先，从新鲜的病人肿瘤活检中分离出胶质瘤干细胞。然后用荧光报告器对它们进行标记，以实时显示肿瘤在器官内的生长情况。最后，这些肿瘤细胞与由人类胚胎干细胞(hESCs)或诱导多能干细胞(iPSCs)生成的成熟大脑类器官共同培养。
“在共同培养后的几天内，肿瘤细胞开始渗透有机体，”笔记单身。“在这种侵袭之后，肿瘤细胞在整个有机体中增殖和迁移，最终形成与患者中观察到的胶质母细胞瘤密切相似的肿瘤。”这些肿瘤在其特征特征方面模仿原始胶质瘤，例如渗透行为，以及关键遗传和分子特征。
人体特异性脑微环境
GLICO肿瘤能够密切概括患者胶质瘤中观察到的表型和分子异质性，这是传统细胞系或基于动物的模型在患者中反复失败的壮举。
“我们能够在这个Glico模型中捕获的第一个和最重要的特征是肿瘤的方式与人类脑内的方式相同，”Singhania Notes。“这意味着，我们现在可以研究肿瘤的行为，并可能发现禁止侵入大脑的目标。”
在这种环境中，有机体用作迷你性脑，作为人脑的替代品。“我们认为GLICO平台提供独特的工具，以研究它在人类中致力于肿瘤生物学，”Singhania Notes。“它使我们能够在天然人肿瘤微环境和测试潜在药物的背景下探索肿瘤 - 宿主相互作用。”
在传统的动物模型中，人类细胞在老鼠大脑中生长，出现了一个跨物种的问题，使它不可能捕捉到肿瘤细胞和健康细胞之间的基本细胞串扰。另一方面，类器官是从人类干细胞中提取出来的，这使得重建人类特定的大脑微环境成为可能。Singhania解释说:“这个模型的优点是，它可以很容易地在基因和分子上进行操作，以研究基因突变或改变的功能后果。”“因此，它为药物发现和毒理学研究提供了一个强大的平台。”
开发高质量的有机体：正确的条件
由于人脑的复杂性，脑器有机体产生需要四到六周的过程。“从在正确的条件下培养的高品质人类多能干细胞开始，开始是至关重要的，”Singhania说。
“康宁有一个很棒的产品线来支持我们对大脑器官的研究。我们使用康宁®Matrigel.®HESC合格矩阵培养人类多能干细胞。”细胞外基质是生成三维细胞模型的一个重要考虑因素。它们不仅为细胞的自组装提供结构支持，还为细胞迁移和生长提供生化信号。
Singhania继续说：“我们在有机体生产时间表中有一个非常关键的步骤，我们必须将胚胎体嵌入Matrigel液滴中。对于这一步，我们利用了康宁基质基底膜基质．在这里，基质的组成是重要的，我们与康宁的代表密切合作，以获得良好的重现性。我们使用的这两种产品在维持健康和类器官的正确分化方面发挥着关键作用。”
此外，康宁Matrigel Matrix的每个批次都经过优化，形成稳定的3D圆顶结构，使类器官从健康和患病细胞来源生长。“我们也使用康宁的球体微孔板我们发现对我们的自动化有机体的药物筛查平台非常有用，“Singhania补充道。
患者自己的迷你大脑
威尔康奈尔医学院脑器官设施的一个重要项目是使用这种基于器官的胶质母细胞瘤模型进行临床相关药物筛选。一个自动化的高通量筛选平台有助于GLICO肿瘤药物库的筛选。
“向前发展，我们想要源性脑有机体 - 我们的患者自己的迷你大脑在盘子中产生并利用患者特异性肿瘤有机体作为肿瘤建模和个性化药物检测的精确药物工具，”Singhania解释说。这种努力的目标是基本上预测具有特定突变或基因异常的患者将受益于临床中的拟议治疗。
“将患者的肿瘤细胞与自己的迷你脑部配对将是疏忽的。它将让我们有机会为脑癌患者创造个性化解决方案，“Singhania补充道。
脑类器官在翻译研究中的未来
脑类器官以一种曾经不可思议的方式推动了神经科学研究。一个接近真实的人类大脑微环境现在是可行的，成本、时间和资源只是传统小鼠模型所需的一小部分。
“人们对器官技术的兴趣和改进一直在持续，这导致了神经障碍研究的范式转变，”辛加尼亚指出。“最近的类器官研究集中在大脑区域互联和神经回路的形成，为探索神经精神疾病提供了新的途径。”
根据Covid-19大流行，脑器有机体用于模拟病毒感染，并检查其对中枢神经系统的影响。Singhania继续说：“研究群体进行了实验，其中他们用新型冠状病毒感染了脑细胞素。他们证明SARS-COV-2优先针对脉络膜丛，破坏脑脑脊液屏障，允许免疫细胞和细胞因子泄漏并引发神经引发。“
“类脑器官具有巨大的潜力，”辛格尼亚总结道。“这是一个前所未有的以病人为中心的研究机会。随着时间一天天过去，技术只会越来越好，让这些模型系统对患者更具预测性。”
