Исследователи используют 3D-биопечатные модели опухолей, чтобы изменить методы лечения рака

В лаборатории доцента Мауро Тамбаско исследователи всех уровней работают вместе над разработкой инновационных подходов к борьбе с раком.

Создавая 3D-модели опухолей, лаборатория может лучше изучить тонкости этих раковых скоплений клеток. Исследователи формируют модели опухолей с помощью передовой технологии биопечати, которая создает стандартизированные модели со свойствами и функциями реальных клеток, что позволяет более реалистично и точно изучать и тестировать методы лечения.

«Большая часть лучевой терапии основана на двумерных клеточных моделях, которые не отражают многие иммунные и сосудистые эффекты, которые могли бы дать модели опухоли», — сказал Гарри Глейзбрук, студент магистратуры медицинской физики в Колледже наук.

«3D-биопечать позволяет имитировать межклеточные взаимодействия». — добавил Глейзбрук. «Вы можете напечатать целую опухоль с сосудистой сетью, перфузией, кровотоком и другими вещами, которые на самом деле существуют только внутри человеческого тела. Затем вы можете взять эту модель и протестировать на ней различные лучевые или химические методы, чтобы убедиться, что мы боремся с раком максимально эффективно».

Двумерные модели, используемые в настоящее время для определения доз и типов облучения онкологических больных, не обеспечивают такой всеобъемлющей перспективы. Используя реалистичные 3D-модели, лаборатория Тамбаско работает над точной настройкой лучевой терапии, делая ее более точной и эффективной.

Например, в то время как многим пациентам назначают небольшие, равномерные дозы радиации ежедневно в течение нескольких недель, лаборатория Тамбаско использует свои модели, чтобы проверить, могут ли более высокие дозы, доставленные только в определенные части опухоли, вызвать иммунный ответ, который потенциально может улучшить выживаемость пациентов.

«3D-биопечать использовалась и раньше, но в основном с химиотерапевтическими препаратами», — сказал Глейзбрук. «Мы пытаемся внедрить эту технологию, чтобы сделать лучевую терапию максимально эффективной».

За пределами науки

По словам Глейзбрука, от письменных семинаров до исследовательского опыта, программы поддержки выпускников SDSU помогли ему подготовиться к карьере медицинского работника.

«Как медицинский физик, я буду работать в клинике с лучевой терапией и помогать лечить людей, больных раком», — сказал он. «Это исследование действительно полезно, потому что оно дает мне более близкое представление о биологии рака, о том, как он работает и как я могу лучше помогать людям».

В свою очередь, Глейзбрук выступал в качестве наставника для студентов бакалавриата в лаборатории, помогая им развивать разнообразные технические и коммуникативные навыки, по его словам, и позволяет им «покинуть эту лабораторию с множеством навыков, которых у них не было бы в противном случае».

Одним из этих студентов является Коннор Шмидт, студент четвертого курса, чей проект поддерживается Программой исследований, стипендий и творческой деятельности SDSU (SURP). В лаборатории Шмидт исследует, как различные уровни радиации влияют на эластичность и вязкость моделей опухолей. Ученые могут использовать это понимание, чтобы понять роль, которую эти биомеханические свойства играют в регрессии опухоли, и предсказать эти эффекты в реальных опухолях.

«Меня всегда интересовало, как я могу применить физику и науку к реальным вещам и реальным людям», — сказал Шмидт.

Будучи студентом-физиком, Шмидт решил изучить биологические концепции и методы, имеющие центральное значение для исследований в области медицинской физики. Благодаря практическому опыту и видению реального влияния своей работы в лаборатории Тамбаско у него возникла сильная страсть к этой области, и теперь он планирует продолжить обучение в аспирантуре.

«Пока я изучал возможные профессии, которыми я мог бы заняться со степенью физики, медицинская физика действительно выделялась для меня как нечто, где я буду активно работать в больнице и помогать разрабатывать более эффективные методы лечения рака», — сказал Шмидт.