En ny 3D-struktur för växande cellkulturer kan göra det möjligt för läkare att testa mediciner på modelltumörer som odlats från en patients egna celler, enligt resultat från ett team av ingenjörer och cancerforskare vid University of Michigan.

Till skillnad från tidigare enheter, den nya strukturen är gjord av proteinfibrer som cellerna vet hur man modifierar.

"Vi kan eventuellt använda kulturerna för att göra saker som drogtester eller analys av en cell, som kan hjälpa oss att identifiera de bästa behandlingarna för en patients cancer, "sa Gary Luker, U-professor i radiologi.

För närvarande, vissa patienter har prover av sina cancerceller som odlats i möss för drogtestning och analys, men cancercellerna växer inte alltid och processen tar månader, Sa Luker.

En avancerad petriskål, känd som en 3D-ställning, kan göra det möjligt för läkare att få svar om läkemedlets effektivitet på dagar eller veckor. Men tidigare ställningar, försöker efterlikna strukturen och sammansättningen av det geliknande nätverket som binder en samling celler till en vävnad, har också blandade skivor.

"Istället för att försöka gissa vad tumörcellernas mikromiljö borde vara, vi har skapat ett utrymme där de kan skapa sin egen cellnisch, som de gör i kroppen, "sa Stacy Jordahl, en ny kemiteknologi Ph.D. examen från UM och första författare på tidningen i Avancerade material .

Teamet skapade ett nätverk av fibronektin, ett protein som fäster celler till den bindande gelén. Celler i vävnader sträcker ut fibronektinet, använder det lite som två-för-fyra i en husram. Dock, fibronektin tenderar att rinna upp om det inte hålls öppet. Medan forskare har använt lager av uppbultat fibronektin för att hjälpa celler att fästa vid tidigare ställningar, proteinet har inte använts till fullo.

Tidigare, det var noggrant att sträcka ut fibronektin -trådar - dra i dem med pipetter, till exempel-men den nya metoden som U-M-teamet upptäckte ger en beläggning av utsträckt fibronektin utan hårt arbete.

Under ledning av Joerg Lahann, Wolfgang Pauli Collegiate Professor i kemiteknik och direktör för Biointerfaces Institute vid U-M, ingenjörerna byggde ett rutnät av mikroskåp, varje halv millimeter åt sidan. Sedan, de hällde upprepade gånger en lösning innehållande fibronektin över den ytan med hjälp av ett rör som långsamt vändes änd över än. Dragningen av den rörliga vätskan var tillräckligt för att dra fibronektinet ut i nätverk av fibrer som sammanflätade över hela strukturen.

"Med detta konstruerade sätt att dra proteiner till ett nätverk av fibrer, vi kan producera en mer naturlig miljö för odling av cancercellkulturer som gör att vi kan testa droger eller förstå cancerbiologi, "Sa Lahann.

Lahanns team överlämnade strukturerna till två cancerforskare, Luker och Max Wicha, Madeline och Sidney Forbes professor i onkologi. De använde strukturerna för att odla celler som hade tagits bort från bröstcancerpatienter genom att tömma vätskefickor som kan ackumuleras i buken och bröstet när sjukdomen fortskrider.

Även om cancerceller endast representerar cirka 5% av cellerna i dessa vätskor, de dominerade cellpopulationen efter några dagar till en vecka på fibronektin -nätverket. Och cancerforskarna var imponerade.

"Det har funnits många tekniker och metoder för att försöka odla cancerceller i kulturen som inte har fungerat så bra. De flesta cancerceller dör ut när de odlas under artificiella förhållanden, "Sa Luker." I detta system, vi kunde ganska konsekvent växa ut kulturerna åtminstone under korta perioder. "

Dessutom, cellerna tycktes förändras när de växte på fibronektinnätverket, blir mer lik den typ av celler som man tror sprider cancer till andra delar av kroppen. Detta kan vara en fördel för att testa cancerläkemedel, eftersom dessa celler är mest nödvändiga för att döda.

Dock, denna fördom skulle hindra experiment som utforskar cancerbiologi - till exempel identifiera de influenser som får celler att bli mer aggressiva eller godartade. I framtiden, teamet kan undersöka om förändringar i hur fibronektin -nätverket är uppbyggt kan ta bort denna partiskhet.

Studien publiceras i tidskriften Avancerade material .