生物3D打印的腎微環(huán)境神經(jīng)母細(xì)胞瘤模型應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：294　發(fā)布日期：2025-7-18　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

本文介紹了一種生物打印的3D 神經(jīng)母細(xì)胞瘤模型，該模型以人源腎臟微環(huán)境（含人胚胎腎 293 細(xì)胞和原代人腎成纖維細(xì)胞）為背景，核心為攜帶 MYCN 和 ALK 基因擴(kuò)增的 IMR-32 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞。通過測試panobinostat（組蛋白去乙�；敢种苿┖�blasticidin（肽基核苷抗生素）發(fā)現(xiàn)，panobinostat 在治療有效濃度范圍內(nèi)可選擇性誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡而不影響腎細(xì)胞，而 blasticidin 對兩種細(xì)胞均有殺傷作用；且2D 與 3D 培養(yǎng)的敏感性差異具有細(xì)胞類型特異性，使 3D 模型的治療窗口更寬。該模型可高效測試抗癌藥物的細(xì)胞毒性和腫瘤選擇性，其開放式支架設(shè)計支持細(xì)胞類型替換，具有重要的藥物測試價值。

思維導(dǎo)圖

研究背景

神經(jīng)母細(xì)胞瘤：兒童最常見的顱外實體瘤，高風(fēng)險患者因化療耐藥復(fù)發(fā)和誘導(dǎo)治療抵抗，早期死亡率高，腎轉(zhuǎn)移雖罕見但治療困難（如雙側(cè)轉(zhuǎn)移無法手術(shù)或放療）。
現(xiàn)有模型局限：動物模型中人類癌細(xì)胞處于異種微環(huán)境，臨床轉(zhuǎn)化效率低（腫瘤藥物臨床試驗失敗率達(dá) 97%）；2D 培養(yǎng)無法模擬腫瘤 3D 結(jié)構(gòu)及與微環(huán)境的互作。
生物打印技術(shù)：通過層層疊加細(xì)胞負(fù)載水凝膠構(gòu)建高分辨率 3D 模型，可模擬腫瘤微環(huán)境（TME），為藥物測試提供更接近人體的平臺。

1. 3D 模型構(gòu)建

生物墨水組成：6.67% 明膠 + 4.5% 海藻酸鈉，混合 CaSO₄（30mM）和細(xì)胞懸液（5×10⁶ cells/mL），打印后經(jīng) CaCl₂交聯(lián)固定結(jié)構(gòu)。
細(xì)胞類型：
- 腫瘤核心：IMR-32 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（攜帶 MYCN 和 ALK 基因擴(kuò)增）；
- 腎臟微環(huán)境：人胚胎腎 293 細(xì)胞（HEK293）及原代人腎成纖維細(xì)胞。
結(jié)構(gòu)設(shè)計：
- 單細(xì)胞模型：8mm 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；
- 腫瘤 - 微環(huán)境模型：3mm 直徑核心（癌細(xì)胞）+6mm 直徑外圍（腎細(xì)胞）的同心圓盤（高 0.4mm），由商用 Bio X 生物打印機(jī)（22G 噴嘴）制作，可重復(fù)生產(chǎn) 48 個 / 批。

2. 藥物測試結(jié)果
2.1 單細(xì)胞 3D 培養(yǎng)的藥物敏感性

panobinostat 測試：

IMR-32 對其高度敏感，72h IC50 為 2.1±0.5nM（低納摩爾級）；
HEK293 抗性顯著，72h IC50 為 107.0±40.1nM（百納摩爾級），10nM 濃度即可殺死幾乎所有 IMR-32，但對 HEK293 無顯著影響。
blasticidin 測試：對兩種細(xì)胞無選擇性，72h IC50 分別為 15.1±6.5μM（HEK293）和 12.4±8.0μM（IMR-32），差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 2D 與 3D 培養(yǎng)的敏感性差異（關(guān)鍵數(shù)據(jù)見表 1）

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)：3D 模型中腎細(xì)胞對 panobinostat 的抗性更強(qiáng)，使癌細(xì)胞與腎細(xì)胞的敏感性差異從 2D 的 1 個數(shù)量級擴(kuò)大到 3D 的 2 個數(shù)量級，治療窗口更寬。

3. 共培養(yǎng)模型的藥物選擇性驗證

panobinostat：僅核心 IMR-32 細(xì)胞在 10nM 濃度下大量死亡（紅色熒光），外圍 HEK293 / 原代成纖維細(xì)胞存活（綠色熒光），僅 1000nM 時腎細(xì)胞才受影響。
凋亡機(jī)制：通過 caspase-3 cleavage 檢測，panobinostat 主要誘導(dǎo) IMR-32 凋亡，HEK293 凋亡信號極弱。

3.1原代腎成纖維細(xì)胞的驗證