Narodowy Instytut Onkologii w Warszawie opracował nowatorskie modele komórkowe oparte na technologii biodruku 3D, które mogą zrewolucjonizować sposób testowania leków przeciwnowotworowych. To odpowiedź na ograniczenia klasycznych metod badawczych, które wciąż bazują głównie na hodowlach 2D i modelach zwierzęcych.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jakie są ograniczenia klasycznych modeli testowania leków przeciwnowotworowych i dlaczego aż 90% terapii nie przechodzi do fazy klinicznej.
- Czym są biodrukowane modele 3D i jak dokładnie odwzorowują mikrośrodowisko guza nowotworowego.
- Dlaczego technologia biodruku 3D zwiększa trafność prognoz dotyczących skuteczności leków, takich jak cetuksymab.
- Jakie nowe projekty badawcze rozwija Narodowy Instytut Onkologii z wykorzystaniem biodruku – od modelowania naczyń po krioprezerwację tkanek.
Dlaczego klasyczne modele badań przeciwnowotworowych zawodzą?
Dotychczasowe metody przedklinicznego testowania leków – głównie hodowle komórkowe 2D oraz modele zwierzęce – nie są w stanie wiernie odwzorować złożoności ludzkiego guza nowotworowego. Brakuje im trójwymiarowej struktury, interakcji między różnymi typami komórek i realistycznego mikrośrodowiska, co sprawia, że ich wartość predykcyjna dla rzeczywistych efektów klinicznych jest ograniczona.
W rezultacie aż 90% terapii onkologicznych, które wydają się skuteczne w warunkach laboratoryjnych, nie przechodzi pozytywnie badań klinicznych. To poważna bariera w rozwoju skutecznych leków, prowadząca do strat finansowych i opóźnień w dostępie pacjentów do nowoczesnych terapii. Technologia biodruku 3D może przełamać te ograniczenia, oferując bardziej realistyczne modele nowotworów.
Modele 3D – bliżej rzeczywistości klinicznej
W odpowiedzi na te ograniczenia, w Pracowni Biologii Nowotworów Zakładu Onkologii Eksperymentalnej Narodowego Instytutu Onkologii, zespół badawczy w składzie: dr Agata Kurzyk, dr hab. Anna Szumera-Ciećkiewicz, dr Joanna Miłoszewska, dr hab. Magdalena Chechlińska, stworzył biodrukowane modele 3D raka skóry, które lepiej odwzorowują mikrośrodowisko guza. Dzięki obecności różnorodnych komponentów tkankowych i dłuższemu okresowi hodowli (do 4 miesięcy), modele te umożliwiają dokładniejszą ocenę skuteczności leków w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
Cetuksymab pod lupą biodruku
W jednym z kluczowych eksperymentów oceniano skuteczność cetuksymabu – leku stosowanego u pacjentów z zaawansowanym rakiem płaskonabłonkowym skóry, którzy nie kwalifikują się do leczenia operacyjnego lub immunoterapii. Modele 3D wykazały znacznie słabszą odpowiedź komórek na leczenie niż tradycyjne hodowle 2D czy sferoidy. Ten wynik jest zgodny z rzeczywistym obrazem klinicznym i potwierdza większą wartość predykcyjną zaawansowanych modeli.
Nowe kierunki badań: naczynia, radioterapia, krioprezerwacja
Zespół Pracowni Biologii Nowotworów NIO nie poprzestaje na jednym projekcie. Trwają prace nad odwzorowaniem struktury naczyń krwionośnych w modelach raka skóry, co pozwoli badać m.in. oporność na leczenie. Równolegle testuje się radiowrażliwość komórek w środowisku biodrukowanym oraz rozwija metody krioprezerwacji modeli skóry – z myślą o ich długoterminowym przechowywaniu i zastosowaniach w medycynie regeneracyjnej, np. w leczeniu ran pooperacyjnych.
Biodruk 3D – fundament nowoczesnej medycyny personalizowanej
Opracowane modele otwierają drogę do skuteczniejszego testowania nowych terapii i indywidualnego doboru leczenia. W 2024 roku projekt zespołu z NIO został uznany przez firmę Cellink za jedną z trzech najważniejszych prac naukowych w dziedzinie biodruku 3D na świecie. To jasny sygnał, że Polska może wyznaczać kierunki rozwoju w personalizacji leczenia onkologicznego.
Główne wnioski
- 90% obiecujących leków onkologicznych nie przechodzi do fazy klinicznej z powodu ograniczeń modeli 2D i zwierzęcych.
- Narodowy Instytut Onkologii opracował zaawansowane modele raka skóry z użyciem biodruku 3D, odwzorowujące rzeczywiste mikrośrodowisko guza.
- W testach z użyciem cetuksymabu biodrukowane modele wykazały słabszą odpowiedź niż modele klasyczne, co odpowiada realiom klinicznym.
- Trwają prace nad strukturami naczyniowymi, testami radiowrażliwości oraz metodami krioprezerwacji biodrukowanych tkanek.
Źródło:
- NIO-PIB
