Genom att konstruera vanliga filterpapper, liknande kaffefilter, ett team av NYU Abu Dhabi-forskare har skapat högkapacitetsuppsättningar av miniatyriserade 3D-tumörmodeller för att replikera nyckelaspekter av tumörfysiologi, som saknas i traditionella drogtesterplattformar. Med den nya pappersbaserade tekniken, de bildade tumörmodellerna kan säkert kryokonserveras och lagras under långa perioder för användning av drogtester på begäran. Dessa kryokonserverbara tumörmodeller kan ge läkemedelsindustrin en enkel och låg kostnadsmetod för att undersöka resultaten av läkemedelseffektivitet, potentiellt stärka personlig medicin. Den utvecklade tekniken kan överföras till andra trendiga terapeutiska applikationer som att mäta tumörsvar på läkemedelskoncentrationsgradienter, studera cancercellers signalvägar, och undersökningar av invasiva tumörer.

Resultaten publicerades i tidningen "Cryopreservable Arrays of Paper-Based 3-D Tumor Models for High Throughput Drug Screening", i flaggskeppsdagboken, Lab on a Chip . Resultaten bygger på teamets tidigare forskning som utvecklat pappersplattformarna.

Leds av biträdande professor i mekanisk och biomedicinsk teknik vid NYUAD Mohammad A. Qasaimeh, forskarna försökte utveckla 3D-tumörmodeller eftersom de erbjuder stor potential för att förstå de grundläggande mekanismerna som styr tumörsvar på läkemedelsbehandlingar, och ge möjligheter att utveckla ett antal nya terapeutiska tillämpningar. För närvarande, mest preklinisk läkemedelsscreening utförs på förenklade tvådimensionella (2-D) monolager av cellkultur som inte helt representerar komplexiteten hos mänskliga vävnader och organ.

Befintliga metoder för att utveckla 3D-cellkulturer och tumörmodeller är arbetskrävande, tekniskt utmanande, tidskrävande, och tillåt inte kryokonservering för framtida bruk. Detta bidrar till höga avgångsgrader i läkemedelsutvecklingsprocessen, och kan orsaka betydande förseningar på marknaden och stora ekonomiska förluster för företag.

"Vårt arbete presenterar en pappersmönstringsmetod för cellodling med hög genomströmning, kryokonservering, och drogtester av 3D-tumörmodeller. Denna teknik är mycket lovande att ge oöverträffade fördelar till områdena för läkemedelsupptäckt, vävnadsteknik, och personlig medicin, sa Qasaimeh, laboratoriets huvudutredare och studieledaren.

Genom att testa cisplatin (ett typiskt kemoterapeutiskt läkemedel) på 3D-modeller för bröstcancer genererade inom den utvecklade plattformen, de kunde bevisa att deras teknologi är kapabel att förutsäga resultatet av läkemedelseffektivitet. Bröstcancer anses vara den vanligast diagnostiserade cancerformen hos mer än 80 procent i världen. I USA rapporteras mer än 10 procent av kvinnorna utveckla invasiv bröstcancer under livets gång, och i UAE, Bröstcancer anses vara den vanligaste maligniteten baserat på incidens och dödlighet.

"Vår pålitliga, lätt att förbereda, och en billig metod är att skapa pappersbaserade arrayer med hög genomströmning av 3D-tumörmodeller som kommer att föra oss ett steg närmare biomimetisk läkemedelsscreening i de prekliniska stadierna, sa Bisan Samara, första författaren och tidigare forskningsassistent i Qasaimehs labb.

Denna forskning är ett framsteg av teamets tidigare arbete, "Pappersbaserad cell kryokonservering, " publicerades förra året i tidskriften Avancerade biosystem , där de etablerade sin nya teknik som använder filterpapper för att kryokonservera mänskliga celler, erbjuda forskare ett effektivt alternativ till konventionella, långvariga kryokonserveringsmetoder.