3D-bioprinting kan ons inzicht in de respons op medicijnen bij kankerpatiënten vergroten

Bioprinting biedt een scala aan voordelen die onderzoekers blijven onderzoeken. Het maakt gebruik van een combinatie van levende cellen, bio-inkten en 3D-printmethoden om complexe structuren te creëren, zoals organen of huidweefsel, die kunnen worden geïncubeerd en gebruikt voor testdoeleinden. Nu probeert een team van ingenieurs van Pohang University of Science and Technology (POSTECH) deze technologie te gebruiken om de tracking van medicijnreacties bij kankerpatiënten te verbeteren. Dit is wat u moet weten.

BioPrinten

Bioprinting is het hoogtepunt van technologische en medische doorbraken in de afgelopen eeuw. Toen medische onderzoekers meer te weten kwamen over celstructuren en de eerste in het laboratorium gekweekte implantaten ontstonden, begon bioprinting vorm te krijgen. Tegenwoordig integreert bioprinting AI-onderzoek en geavanceerde printmethoden met als doel om op een dag botten, vasculaire netwerken, oren, exoskeletten, bloedvaten, weefsels en organen te kunnen printen.

Bioprinters spelen een cruciale rol bij het maken van monsters. Deze monsters stellen medisch onderzoekers in staat om in realtime tests uit te voeren op levende cellen. Ze kunnen snel en in grote hoeveelheden worden gemaakt, wat grootschalige tests van behandelingen en medicijnen mogelijk maakt. Het zijn deze kwaliteiten die ingenieurs ertoe hebben aangezet om te overwegen deze apparaten te gebruiken om gepersonaliseerde kankertestmonsters van patiënten te maken.

Huidige methoden voor het testen van medicijnreacties bij patiënten

Om de veiligheid te garanderen, moeten medicijnfabrikanten verschillende proeven en tests op hun producten uitvoeren. Er zijn twee veelvoorkomende manieren om deze taak uit te voeren: genpanel-gebaseerde tests en van patiënten afkomstige xenotransplantatietests. Deze systemen maken gebruik van tumorheterogeniteit als onderdeel van hun aanpak.

Heterogeniteit van de tumor

De meeste kankerbehandelingen zijn afhankelijk van tumorheterogeniteit om hun effecten beter te begrijpen. Deze term verwijst naar de cellulaire afbraak van de tumor. Niet elke cel is hetzelfde, wat betekent dat onderzoekers alle cellen moeten begrijpen om ervoor te zorgen dat de behandeling het meest effectief is om de tumor te doden.

Tests op basis van genenpanelen

Gene panel-based testing onderzoekt verschillende genen tegelijkertijd om mutaties te vinden. Deze test stelt onderzoekers in staat om genetische mutaties te identificeren die kunnen aangeven of een behandeling waarschijnlijk effectief is voor een specifieke patiënt.

Patiënt-afgeleide xenotransplantatie (PDX)

Van patiënten afkomstige xenograften verwijzen naar een methode om tumorcellen op muizen te enten. Deze aanpak creëert een comfortabele omgeving voor de tumor om te groeien, waardoor onderzoekers hun behandeleffecten kunnen testen en bestuderen. Opvallend is dat er nu duizenden PDX-modellen in gebruik zijn, waardoor dit een van de effectievere methoden is die vandaag de dag worden gebruikt.

Nadelen

De huidige methoden om de effectiviteit van behandelingen te testen, hebben verschillende nadelen. Ten eerste vergen ze allebei veel tijd. In het geval van PDX kan het tot 8 maanden duren om behandelingen te kweken en te testen. Bovendien variëren de engraftmentpercentages van 25% tot 75%.

In het geval van genenpanel-gebaseerde testen zijn er extra risico's, zoals de kans dat onvolledige of ongewenste genetische informatie wordt verzameld. Ten slotte zijn ze allebei duur om uit te voeren.

Onderzoek naar de respons op bioprinting-medicijnen

De studie “Voorspelling van de respons van de patiënt op medicijnen via een 3D-biogeprint maagkankermodel met behulp van door de patiënt afgeleide weefselbeladen weefselspecifieke bio-inkt”¹ gepubliceerd in het internationale tijdschrift Advanced Science benadrukt het gebruik van een 3D-geprint maagkankermodel dat chemotherapeutische werkzaamheid kan voorspellen via ex vivo culturen afkomstig van kankerpatiënten. Met name de nieuwe patiëntspecifieke preklinische modellen kunnen worden gebruikt om de medicijnrespons van een patiënt nauwkeurig te voorspellen in een veel kortere tijd dan eerdere methoden.

Maagkanker (GC)

De onderzoekers kozen ervoor om hun model te testen op maagkankercellen. Maagkanker behoort tot de top 10 van belangrijkste doodsoorzaken, wat het tot het ideale testonderwerp voor de studie maakt. Ze begonnen met het bioprinten van weefselspecifieke bio-inkten die tumorstukken van patiënten bevatten.

Bron – POSTECH (Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie)

Vervolgens werd de print ondergedompeld in een maag-afgeleide gedecellulariseerde extracellulaire matrix (dECM) hydrogel. Deze strategie stelde de ingenieurs in staat om de cel-stroma en cel-matrix interacties van kankercellen in het lichaam te repliceren, waarbij de histopathologie, intercellulaire kruisspraak en celcomposities behouden bleven.

Het op extrusie gebaseerde 3D-bioprintsysteem gebruikte een geprint maagkankermodel (pGC) om honderden geprinte GC-monsters (pGC) te produceren. Dit is met name een printer met lage druk en temperatuur. Dit systeem helpt schade aan de cel tijdens het printproces te voorkomen.

Bioprinting Geneesmiddel Respons Test

Het onderzoeksteam testte hun van patiënten afkomstige kankerweefselfragmenten als onderdeel van hun R&D. De gekweekte monsters werden gemonitord om te zien of ze de groei en expansie van de tumor ondersteunden, zoals in het lichaam. Hun testresultaten lieten veelbelovende gegevens zien.

Resultaten van de bioprinting-geneesmiddelresponstest

Wetenschappers ontdekten dat ze door de in vivo tumormicro-omgeving in vitro te herscheppen, medicijnen en behandelingen zoals chemotherapie op gepersonaliseerde monsters konden testen. Deze aanpak stelde het team in staat om belangrijke details van de behandelingsrespons te volgen, zoals de genprofielen van het model met betrekking tot de ontwikkeling, progressie en medicijnrespons van kanker.

Qua prestaties leverde het nieuwe testproces nauwkeurigere en snellere resultaten op dan beide traditionele methoden die vandaag de dag worden gebruikt. Bovendien ontdekten ze dat het nieuwe testmonster de oorspronkelijke kenmerken van de tumor behield, waardoor het team indien nodig snelle medicijnevaluaties kon uitvoeren.

Bioprinting medicijnresponsvoordeel

De ingenieurs creëerden een ideale testomgeving voor behandelingen door kankercel-stroma-interacties succesvol na te bootsen. De nieuwe aanpak biedt meer nauwkeurigheid en kost minder tijd om resultaten te leveren. Bovendien vereist het minder bouwtijd en kan het in vitro worden uitgebreid.

Bioprinting ondersteunt de creatie van honderden sample replica's, wat grootschalige tests van nieuwe behandelingen over een breed scala aan parameters mogelijk maakt. Deze replica's kunnen worden aangepast door de printparameters aan te passen, zoals de materialen, nozzle-grootte, druk en snelheid.

Behandelingsefficiëntie

Deze nieuwste bioprinting kankerbehandelingsresponstestgegevens benadrukken hoe deze technologie zal helpen de efficiëntie van de behandeling te verbeteren. Geneesmiddelenfabrikanten en zorgprofessionals krijgen een voordeel doordat ze de resultaten van hun behandeling in minder tijd kunnen zien, waardoor ze sneller aanpassingen en upgrades kunnen doorvoeren en hun vermogen om nauwkeurige therapeutische voorspellingen te doen, kunnen verbeteren.

Persoonlijke behandeling

Deze studie toonde aan hoe deze methode de unieke kenmerken van maagweefsels van individuele patiënten kan behouden, waardoor zorgprofessionals hun behandelingsbehoeften kunnen aanpassen. Door de effectiviteit van behandelingen te monitoren, kunnen zorgprofessionals beter bepalen of een medicijn werkt en wat de minimale dosis is die nodig is om de klus te klaren.

Minder bijwerkingen

Bioprinting van kankertesten stelt onderzoekers in staat om effectievere behandelingen te creëren die minder bijwerkingen hebben. Omdat het monster het weefsel van de patiënt gebruikt om een ​​werkend model te creëren, zijn de ingenieurs zich volledig bewust van hoe elk medicijn met het lichaam zal interacteren.

Bioprinting Medicijn Respons Onderzoekers

De bioprinting kankermedicijnresponsstudie werd geleid door POSTECH met bijdragen van professor Charles Lee van The Jackson Laboratory for Genomic Medicine. Het project werd gefinancierd door een subsidie ​​van de National Research Foundation of Korea, het Basic Science Research Program via de National Research Foundation of Korea en het ministerie van Onderwijs.

BioPrinting-innovatoren

De gezondheidszorgsector zou als gevolg van deze studie enkele grote marktbewegingen kunnen zien. Kankerbehandeling is een grote business die voorspeld om $335 miljard te bereiken in 2029. Deze vraag zal worden vervuld door innovatieve bedrijven die kant-en-klare oplossingen bieden voor een van de grootste problemen van de mensheid. Dit is een bedrijf dat perfect gepositioneerd is om de bioprinting drug response study data te benutten.

Orgaan

Orgaan (ONVO + 0%) betrad de markt in 2007 om medische onderzoekers directe toegang te bieden tot 3D-geprint weefsel voor testen en onderzoek. Het is gevestigd in San Diego, CA, en was de eerste die driedimensionale weefseltechnologie introduceerde die op alle weefseltypen functioneerde. Hoewel het niet direct betrokken was bij de studie, zou dergelijk onderzoek kunnen bijdragen aan een toename van de interesse in bioprinttoepassingen.

Zoals het er nu voorstaat, is Organovo een van de meest erkende namen in de bioprinting- en geneesmiddelenonderzoekssectoren geworden. Tegenwoordig levert het bedrijf een groot aantal functionele menselijke weefselprints die speciaal zijn ontworpen voor geneesmiddelentesten. Als zodanig zou elke toename in de vraag naar 3D-bioprinting kunnen resulteren in een boost voor de aandelenkoersen van ONVO.

Bioprinting-testen voor medicijnrespons maken gezondheidszorg toegankelijk

Het is altijd een goed teken als je medische vooruitgang ziet die op een dag miljoenen mensen wereldwijd verlichting kan bieden. Maag- en andere vormen van kanker zijn een groeiende zorg die ingenieurs en wetenschappers rechtstreeks willen aanpakken. Deze laatste studie biedt de perfecte oefengrond voor zo'n plan. Daarom moet je dit team hulde brengen voor hun goed uitgevoerde werk.

Leer meer over andere Cool Healthtech Nu.

Studie referentie:

^{1. Choi, Y.-M., Na, D., Yoon, G., Kim, J., Min, S., Yi, H.-G., Cho, S.-J., Cho, JH, Lee, C., & Jang, J. (2025). Voorspelling van de respons van de patiënt op medicijnen via een 3D-biogeprint maagkankermodel met behulp van van de patiënt afkomstige weefselbeladen weefselspecifieke bio-inkt. Geavanceerde wetenschap, 12(1), 2411769. https://doi.org/10.1002/advs.202411769}