3D打印治疗结肠癌解决方案

再生医学公司CTIBIOTECH开发了一种新的 3D 生物打印平台,可为结直肠癌患者提供个性化医疗。

该平台是与普罗夫迪夫医科大学和保加利亚的 UMHAT-Eurohospital合作开发的,能够生产具有成本效益且可重复的人类结肠癌疾病模型,也可用于化疗筛查。

“癌症治疗的进步需要新的人体模型进行药物测试,”CTIBIOTECH 总裁兼首席安全官 Colin McGuckin 教授说。“我们的 3D 模型首次提供了准确的长期测试策略来帮助患者。”

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CTIBIOTECH 的生物打印平台开发具有成本效益、稳健且可重复的结肠癌模型。图片来自 CTIBIOTECH。

CTIBIOTECH 的生物打印技术

CTIBIOTECH 的核心目标之一是通过开发 3D 生物打印人类癌症模型来降低药物开发的成本和时间,该模型可用于确定对个体患者最有效的治疗方法。在过去的七年中,该公司一直在内部开发 3D 生物打印技术,以扩展其用于皮肤研究的 3D 组织工程能力。

CTIBIOTECH 之前曾与化学公司BASF 的Care Creations 部门合作,对人体皮肤腺体的 3D 组织模型进行研究,并在此基础上开始开发能够将皮脂(皮肤)微腺体排列成皮肤病模型的 3D 生物打印机。

该公司还与瑞典的3D生物打印机提供商合作CELLINK在过去探讨癌症患者的新疗法。该公司使用 CELLINK 的机器在实验室中创建肿瘤组织模型,乐观地认为这可以降低昂贵的 40% 的临床前药物筛选损耗率。

最近,作为NOVOPLASM项目的一部分,CTIBIOTECH 成为世界上第一个3D 生物打印完整免疫人体皮肤的公司。该公司正在为该项目提供数百个皮肤模型,以使该财团能够验证其用于治疗感染烧伤和皮肤移植的冷等离子体伤口愈合技术。

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CTIBIOTECH 正在为 NOVOPLASM 项目生产数百个 CTISkin 模型。图片来自 CTIBIOTECH。

开发结肠癌的治疗方法

结肠癌是导致癌症的第三大原因,全世界每年新诊断的患者超过 180 万。世界卫生组织 (WHO) 预测,到 2030 年将有多达 1200 万人死于结肠癌,患有晚期疾病的患者预后不佳。

然而,根据 CTIBIOTECH、普罗夫迪夫医科大学和 UMHAT-Eurohospital 最近进行的研究,由于高假阳性和假阴性,只有 0.1% 的药物从实验室到医院床边临床前和临床药物测试数据的比率。

为了解决这个问题,合作伙伴着手开发一种新型生物打印平台,该平台能够开发具有成本效益、稳健且可重复的疾病模型,这些模型更类似于体内癌症,并为个性化治疗提供更多机会。

在研究期间,该团队制作了 3D 生物打印的“腺样”结肠癌肿瘤,其表现出与患者肿瘤相似的形态。为此,科学家们利用 CTIBIOTECH 的 CTIBioTumour 生物打印技术可重复地识别结直肠癌的生物标志物,并对标准护理化疗药物的耐药性进行建模。

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Colin McGlucklin 教授与 CTIBIOTECH 的生物打印机。照片来自 CTIBIOTECH。

改进个性化药物开发

目前,一种新药的开发平均需要 15 年时间,花费近 26 亿欧元才能达到商业化阶段。同时,CTIBIOTECH 表示,在药物开发的临床前阶段测试的分子中,只有 2% 能够进入临床阶段。

据该公司称,其技术有可能将开发新药所需的时间缩短三年,而临床前评估所需的时间可以从六年减少到两到三年。CTIBioTumour 平台还可以将药物开发链的成本降低约 20%,据报道,每个开发的药物最多可节省 5.2 亿欧元。

该公司希望其生物打印平台能够更好地评估候选药物的安全性和有效性,同时还有助于实施个性化医疗平台,以更好地预测患者对不同癌症疗法的反应。

有关该研究的更多信息,请参见发表在《生物工程与生物技术前沿》 杂志上的题为“结肠直肠癌 3D 生物打印工作流程作为疾病建模和化学治疗筛选平台”的论文。该研究由 Y. Sbirkov、D. Molander、C. Millet、I. Bodurov、B. Atanasov、R. Penkov、N. Belev、N. Forraz、C. McGuckin 和 V. Sarafian 共同撰写。

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CTI Biotech 制备的皮脂腺细胞模型。照片来自 CTI 生物技术公司。

用 3D 打印推进癌症治疗

预计到 2040 年癌症死亡人数将超过 1600 万,研究人员和科学家越来越多地关注 3D 生物打印等技术如何帮助癌症患者进行诊断和药物开发。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL) 研究了如何将3D 生物打印与计算流模拟相结合可以更好地了解癌性肿瘤的形成方式,而华盛顿州立大学则开发了一种注入大豆的 3D 打印类骨支架,能够对抗癌症细胞。

在其他地方,韩国牙山医疗中心拥有 3D 打印手术导板,可在癌症手术期间帮助保留乳房组织,3D Systems和Collplant已合作开发适用于乳房重建治疗的3D 生物打印软组织结构。加州理工学院和加州大学旧金山分校的科学家们还使用3D 打印的“化学过滤器”解锁了一种靶向癌症治疗的新方法,该方法将化疗药物引导至受影响的器官。

与 3D 打印相关的癌症治疗中最重要的突破之一是特拉维夫大学最近的获奖发展,涉及使用患者细胞3D 打印的同类首个胶质母细胞瘤肿瘤。胶质母细胞瘤模型可以让临床医生在现实环境中测试新药的疗效并加快药物开发,从而改善脑癌的治疗。

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