3D-биопринтирането разкри нов подход за унищожаването на големи ракови тумори

Учени от Корея са открили начин за ефективно унищожаване на големи ракови тумори с помощта на естествени „клетки убийци“ (NK), които са капсулирани в 3D-биопринтирани хидрогелове.

При стандартните процедури за имунотерапия за лечение на рак се използват и интравенозни инжекции с NK клетки, но някои ограничения на този подход не позволяват да се постигнат задоволителни резултати. Например, според изследователите, много NK клетки губят жизнеспособността си по време на терапията и често не успяват да се насочат ефективно към туморите.

3D-биопринтирането обещава да преодолее тези ограничения.

3D-биопринтирането запазва жизнеспособността на NK клетките

Естествените клетки-убийци са левкоцити или бели кръвни клетки, които защитават тялото ни от инфекции и болести, като селективно убиват болестотворни клетки и туморни образувания, които могат да ни причинят вреди.

Когато тези левкоцити се насочат към раковите клетки чрез интравенозни инжекции, те наистина унищожават малки тумори и предотвратяват разпространението на рака. Те обаче не са толкова ефективни срещу големи тумори.

„Това е така, защото NK клетките не са способни да запазят подходящо ниво на жизнеспособност.“

отбелязват изследователите

Стандартната имунотерапия има две основни ограничения: няма възможност за разширяване на клетките поради липсата на взаимодействие между клетките в рамките и няма механизъм за директното им насочване към туморите.

Ето защо корейските учени са възприели различен подход за използване на NK клетките срещу рака. Те са направили 3D-биопринтирани на микромакропорести хидрогелове, използвайки органични съединения като желатин и натриев алгинат (NaC6H7O6).

За разлика от обикновеното 3D-принтиране, при което се използват пластмаси или метали за принтиране на обекти, 3D-биопринтирането е по-усъвършенствана техника за адитивно производство, при която се използват живи клетки и биоматериали за производство на изкуствени 3D структури, които изглеждат и функционират като естествени тъкани и органи.

Изследователите успешно „вкарват“ NK клетките в хидрогеловете. Микропорите са позволили на клетките да изпълняват естествени функции като цитокинеза (клетъчно делене) и клетъчна смърт, поради което те са успели да запазят жизнеспособността си.

От друга страна, макропорите са позволили на левкоцитите да получават хранителни вещества, кислород и различни други доставки, които са осигурили тяхното оцеляване и растеж. Средата от микромакропори по принцип решава двата проблема, с които учените се сблъскват при стандартната имунотерапия с NK клетки.

И накрая, когато изследователите атакуват ракови клетки с помощта на тези NK клетки в инвитро модел, по-голямата част от левкоцитите успешно се насочват към големи тумори.

Подобен подвиг никога не би могъл да бъде постигнат с конвенционалната имунотерапия и голяма заслуга за това има и техниката за 3D-биопринтиране. То прави възможни клиничните приложения в макромащаб, а автоматичният процес показва потенциал за разработване като готов продукт за имунотерапия.

Да се надяваме, че този подход за имунотерапия скоро ще се наложи като ефективна клинична стратегия за избягване на рецидиви и метастази след изрязване на тумора при пациенти с рак.