在实验室里制造肿瘤

肿瘤是由什么构成的?我们怎样才能安全地消灭它们?
2017年5月2日

采访

Fran Balkwill教授,伦敦玛丽女王大学

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肿瘤的高倍放大。

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癌症会导致肿瘤,但肿瘤并不仅仅是由癌细胞形成的,凯特·阿尼在拜访弗兰·巴尔克威尔时发现了这一点。弗兰是伦敦玛丽女王大学巴茨癌症研究所的癌症生物学教授,她正在研究卵巢癌,卵巢癌会在体内扩散,尤其是扩散到腹膜——腹部的内衬——和网膜,也就是腹部脂肪的科学术语。

弗兰:我的兴趣是整个癌症。很多人认为癌症是由失控的恶性细胞产生的。这是真的,但这只是故事的一半。当我们真正想到,可能所有的癌症,它们实际上是恶性细胞的混合物,癌细胞,但是癌症吸收了大量的其他细胞,在某种程度上,这些细胞被腐蚀以帮助癌症生长和扩散。50%或更多的肿瘤肿块可能是这些促进肿瘤生长和扩散的正常细胞。

凯特-你认为是哪种癌症?

弗兰:我们正在研究一种叫做高级别浆液性卵巢癌的卵巢癌。当你观察时,你会发现脂肪细胞的混合物,在腹膜的一部分,我们认为癌症可以利用这些脂肪来帮助它们生长。然后你会发现成纤维细胞,你会发现新的血管,你会发现很多很多的免疫细胞,我们知道它们应该,也可以,对抗肿瘤但它们没有,恶性细胞也没有。实际上,在癌症细胞周围有多达20种或更多不同的细胞类型。

Kat:但是从我在实验室工作的经验来看,你只是观察在塑料培养皿中生长的癌细胞,但很明显,这并没有捕捉到你所说的所有多样性?

弗兰:不。当然,这就是问题所在。这就是为什么我们用老鼠的癌症模型因为这样你就可以在一个活的有机体中,但有时我们需要所有的人类细胞。一些新的治疗方法实际上含有针对人类细胞而不是小鼠细胞的抗体所以我们真的需要补充小鼠模型,我们需要一些人体模型。那么我们该如何着手呢?

Kat -人类实验室…

弗兰:是的。人类实验室。我们不是塑料做的,癌症也不仅仅是生长在塑料板上的癌细胞。但随着生物工程和再生医学的进步,我们认为,现在很多人都在尝试这样做,我们可以开始建立复杂的三维模型,不仅仅是一种细胞类型。不仅仅是一个癌细胞,并回答一些基本问题,关于肿瘤是如何形成的,以及我们可以使用哪些新的治疗方法。

凯特-那你要怎么做呢?你如何在实验室里重建肿瘤的三维荣耀?

弗兰:我想我得说这很困难。但是我们采取的方法是首先解构,所以我们从手术中得到网膜,它是腹膜的一部分来自高级别浆液性卵巢癌患者。

首先,我们发现了很多东西,不是全部,但我们认为很多东西是有用的,这样我们就有了一种模型的模板,而且我们也能够验证。我们就能说我们建立的模型和真实的东西有多接近。我们这样做了很长一段时间,事实证明这非常有用,也很有趣。我们了解了一些关于肿瘤的知识以前我们只观察癌细胞时所不知道的。

现在我们采取了各种方法;最有希望的是建立一个人工网膜,因为正常人的网膜主要是脂肪细胞。所以我们已经能够培养出一个人造网膜,我们从解构中知道它应该有多硬,我们也知道那里有什么其他细胞。然后我们培养肿瘤细胞,成纤维细胞建造细胞,还有其他一些被称为间皮细胞的细胞,我们试图重建一个肿瘤首先侵入网膜的模型。还有另一个模型,肿瘤已经在原位了,有各种类型的细胞。

我们还没有得到所有的细胞类型下一个挑战是免疫细胞。但是我们已经从病人身上得到了一些主要的细胞类型现在我们只是在测试看看这些细胞类型有多相似,在它们的一些功能和它们所产生的东西以及它们所做的事情上,我们从病人身上取出的肿瘤。

这有点像拆房子,一块砖一块砖地拆,把所有东西都拆了,连横梁都拆了。砖块,绝缘材料,看看你得到了什么然后再试着重建它?

弗兰:是的。我认为这是个不错的类比。这很复杂。显然,我们永远不可能完全重现癌症。现在重要的是找到我们无法用任何其他方式回答的问题,或者我们需要在小鼠模型中补充我们的研究,然后找出我们认为可以回答这些问题的细胞组合。

凯特:那么现在你正在实验室里培育这些小肿瘤,这些小系统,你的最终目标是什么?你打算拿他们怎么办?

弗兰:首先,我们需要检查它们是否足够像人类肿瘤,然后,从我们的角度来看,我们希望找到新的治疗方法,破坏恶性细胞和它们腐蚀和吸收的所有细胞之间的相互作用,因为如果我们能做到这一点,我们就能打破肿瘤的一些供应线。我们还想利用它们来了解肿瘤细胞和其他细胞是如何相互作用形成肿瘤的。所以这是了解一些基本的癌症生物学,也是我们测试新疗法的一种补充方式。

Kat——我看了一些关于组织工程的报道,研究人员使用3D打印机之类的东西来制造新的器官和类似的东西。你在实验室里制造这种肿瘤的梦想是什么?

弗兰:嗯,我认为你说得完全正确,我们刚刚获得了一些资金来购买3D生物打印机。这需要一段时间;这不会在一夜之间发生,但我认为这是一个好主意。前几天我和一群临床医生,肿瘤学家谈论这个问题。一个人后来走过来对我说:“你知道吗,当你说到这个的时候,我想到了一个生物打印机打印微小活人的景象。”

那将是终极模式,不是吗?

弗兰:是的。不幸的是,细胞的大小决定了我们的大小,不幸的是,你不能做出微小的人,但这是一个很棒的想法。

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