محققان موسسه فناوری هند حیدرآباد (IITH) دستگاهی ساخته اند که می تواند پرینت سه بعدی شود و از آن برای غربالگری ترکیبات دارویی در بیماران مبتلا به سرطان دهان استفاده شود. این طرح بر روی کروی های ساقه مخصوص بیمار که روی یک تراشه کشت می شوند، متکی است. این نوآوری می‌تواند به مطالعه نحوه پاسخ بیماران به داروها قبل از شروع درمان کمک کند.
درمان سرطان از شیمی درمانی و رادیوتراپی یک اندازه برای همه به پزشکی دقیق تبدیل شده است، که هدف آن متناسب کردن درمان دارویی با نیازهای فردی بیمار است. این را می توان با آزمایش داروهای مختلف بر روی نمونه های تومور جدا شده از بیمار به دست آورد. چهل درصد از موارد سرطان در هند مربوط به سرطان سر و گردن است و گزارش های بسیار کمی در مورد توسعه راه حل های پزشکی شخصی برای سرطان دهان وجود دارد. ویراج مهتا، نویسنده اول این مطالعه، دانشجوی سابق دکترا و در حال حاضر دانشمند در Sai Life Sciences Ltd، اشاره می کند،
ما احساس کردیم که نیاز به استفاده از پتانسیل اندام های روی تراشه و پزشکی دقیق در سرطان دهان وجود دارد که در زمینه هند بسیار مرتبط است.
هدف از این مطالعه ایجاد یک پلت فرم غربالگری دارویی بود که به محققان اجازه می‌دهد تا نحوه تعامل داروها با سلول‌های سرطانی را بهتر درک کنند. Subha Narayan Rath، استاد موسسه فناوری هند حیدرآباد (IITH) و گروهش دستگاه جدیدی را بر اساس اصل میکروسیالات ساخته اند که می تواند جریان دینامیکی مایعات را در بدن شبیه سازی کند.
چالش اصلی در درمان سرطان، انواع مختلف تومورها و توانایی آنها در ایجاد مقاومت دارویی است که به آنها اجازه می دهد از شیمی درمانی جان سالم به در ببرند. بنابراین، به جای درمان های تک دارویی، استفاده از ترکیبی از داروهای شیمی درمانی ممکن است مفید باشد.
محققان دریافتند که رزین شفاف Formlabs بهترین ماده چاپ سه بعدی برای تولید کروی های مبتنی بر پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) بر روی یک تراشه است. دستگاه ثبت اختراع شامل دو لایه متشکل از شبکه‌ای از مدارهای سرپانتین برای مخلوط کردن ترکیبات دارویی و آرایه‌هایی از ریز چاه‌های استوانه‌ای برای کشت کروی‌های مشتق شده از بیمار و پورت‌های سیال برای تعامل با پمپ‌های خارجی است. این تراشه می‌تواند هفت ترکیب از سه داروی ضد سرطان را روی کروی‌های مشتق شده از بیمار آزمایش کند.
اسفروئیدها سلول های سرطانی خود تجمعی هستند. آنها مفیدتر از کشت دو بعدی سلول های تومور هستند زیرا را“آنها به بازتولید جمعیت های مختلف تومور و شرایط موجود در بدن مانند شیب اکسیژن و pH و مناطق مختلف سلولی کمک می کنند. برای تقلید بیشتر از in vivo در ریزمحیط تومور، کروی های دستگاه در سطوح اکسیژن زیر 5 درصد نگهداری می شوند و به مدت 5 روز زنده می مانند.
برای این مطالعه، تیم تحقیقاتی شامل سه بیمار بود که نمونه‌های بیوپسی آنها برای جداسازی سلول‌های بنیادی تومور دهان استفاده شد. سلول‌های به‌دست‌آمده بیشتر برای تشکیل کروی روی تراشه طراحی‌شده برای آزمایش در برابر ترکیبات دارویی کشت داده شدند. سه داروی رایج شیمی درمانی برای سرطان دهان – پاکلیتاکسل، 5-فلوراوراسیل و سیس پلاتین- بر روی اسفروئیدهای مشتق شده از بیمار آزمایش شدند.
محققان مشاهده کردند که اسفروئیدهای تشکیل شده از بیماران مبتلا به تومورهای با تمایز خوب، سطوح بالایی از بیان E-cadherin را نشان دادند که نشان دهنده افزایش تماس بین سلول ها است. از سوی دیگر، اسفروئیدهای حاصل از تومورهای با تمایز متوسط بیان کمتری از E-cadherin را نشان دادند.
تفاوت بین تومورهای بیمار به وضوح مشاهده شد، زیرا اسفروئیدهای بیمار 1 مقاومت دارویی بالایی در برابر تمام ترکیبات ارائه شده نشان دادند، در حالی که سایر بیماران به ترکیبات دارویی خاص یا حتی تک داروها به خوبی پاسخ دادند. به این ترتیب، محققان می توانند با خواندن ساده فلورسانس از تراشه، مؤثرترین ترکیبات دارویی و مقاومت دارویی را برای هر بیمار جداگانه شناسایی کنند.
با این حال، این مطالعه انواع سلول های دیگر مانند فیبروبلاست ها، سلول های ایمنی و سلول های اندوتلیال را که بر پاسخ های دارویی تأثیر می گذارند، شامل نمی شود. پروفایل فارماکوکینتیک کروی ها نیز شامل نمی شود، یعنی. نحوه جذب، توزیع، متابولیسم و دفع دارو پس از قرار گرفتن در معرض. در آینده، محققان قصد دارند به این محدودیت ها رسیدگی کنند و مدل پیچیده تری را برای انعکاس بهتر آن توسعه دهند in vivo ریزمحیط تومور
این اولین بار نیست که غربالگری ترکیبی دارو بر روی کروی های سه بعدی آزمایش می شود. با این حال را“زیبایی کار در ترکیب نمونه های بیمار، توموروئیدهای سه بعدی و آزمایش ترکیبی 3 داروی مرتبط بالینی نهفته است.” وی در ادامه افزود که
این دستگاه همچنین می تواند برای اهداف دیگری مانند تشخیص سمیت کبدی مولکول های دارویی جدید برای درمان ترکیبی استفاده شود.
