我国科学家首次成功构建三维肿瘤生物模型

    由上海中山医院客座教授刘华率领的科研团队，日前成功创建体外三维肿瘤生物模型，将原本在人体内生长发展的癌细胞，放到体外培养、观察直至消灭。这是中国首次实现在离体条件下构建肿瘤，开辟了中国肿瘤科学研究的新领域。

    目前，三维肿瘤模型已进入临床前期实验阶段，部分研究论文已在《肿瘤》、《欧洲癌症杂志》和部分国内权威期刊上发表。刘华团队已向国际专利局提交了“体外三维肿瘤生物模型”和“肿瘤生物治疗”两项国际专利申请，根据专利合作条约组织的国际检索结果通知书，目前国际上尚无同类专利。

    在体外构建三维肿瘤生物模型，首先要按照常规方法将肿瘤细胞培养，让其长到80%-90%时消化，消化后的肿瘤细胞置于其自主研发的三维细胞培养单元中，再放入液体培养基中，最后放于常规的二氧化碳培养箱中培养，使肿瘤细胞生长形成肿瘤。

    在三维肿瘤模型中，肿瘤细胞可在早期（48-72小时）就形成肿瘤，同时也可以在体外培养的条件中长期生长达数月之久。

    刘华说，与传统二维培养模式相比，三维肿瘤模型最大的优点在于，可以观测到肿瘤细胞在类似人体内的环境内，在三维空间里长期生长、增生、分化、成熟、运动的全过程。

    实验结果显示，体外培养所获得的肿瘤生物模型具有与体内恶性肿瘤相似的生物学和细胞学特性，所形成的恶性肿瘤具有和体内恶性肿瘤相似的生长状态、生物学特性和基因表达。 利用三维细胞培养单元，刘华团队已成功构建出包括肝脏、结肠、卵巢、肺、胃、乳腺等恶性肿瘤模型，以及从癌性胸水、腹水标本中构建肿瘤，并在显微镜下发现不同类型肿瘤具有不同的生物学特性和不同的细胞凋亡特性。

    中科院院士、肝癌研究专家汤钊猷认为，体外三维肿瘤生物模型在恶性肿瘤治疗和肿瘤疫苗研究开发方面具有非常广阔的应用前景。
当前80%的癌症患者死于肿瘤的侵袭和转移，但在临床上要研究肿瘤的浸润和转移过程是非常困难的，三维肿瘤模型的创建有助于解决这个问题。因为三维空间培养系统是可透见的，医疗人员能够随时观察和动态追踪肿瘤细胞和肿瘤的生长、分化、移行、运动、浸润、转移或凋亡等特性。

    记者在三维肿瘤模型的照片上，清晰看到大量肿瘤细胞和肿瘤脱离母体肿瘤向周边和远处转移，以原发性肿瘤为中心呈放射状向四周运动扩展；大约一周内，肿瘤细胞大量增生，形成继发性和多发性肿瘤转移。

    三维肿瘤模型为开发抗癌良药，制定个性化治疗方案提供了试验平台。运用这一平台，医生可在体外测定和查明不同个体对肿瘤药物的反应，从而设计针对不同病人的个性化最佳治疗方案。通过筛除没有反应的药物，病人可以避免不必要的毒性反应，增加有效治疗反应的概率。

    临床上经常遇到有些肿瘤随着时间的延长，其侵袭性更强、恶性程度更高。三维肿瘤模型可用于分离鉴定这些在肿瘤细胞群体中的高转移性细胞亚系，筛选出转移性潜能高低不同的细胞，并对这些细胞与侵袭和转移相关的生物学特性以及对免疫反应的应答力等进行研究。

    刘华说，三维肿瘤模型还提供了一种制备治疗和预防性肿瘤疫苗的新概念和新途径。即通过模型在体外制备大量具有抗肿瘤免疫应答反应的细胞群，形成遏制和吞噬肿瘤细胞的“生物武器”。这种方法用时短、效率高，所获得的抗肿瘤免疫应答反应的细胞群体不仅数量多，而且具有灭杀肿瘤活性能力强等优点。