Współczesna onkologia wciąż mierzy się z problemem niskiej skuteczności terapii w badaniach klinicznych. Aż 90 proc. leków, które wykazują obiecujące wyniki w badaniach przedklinicznych, finalnie zawodzi, gdy trafia do testów na pacjentach. Główną przyczyną tej przepaści są niedoskonałe modele badawcze – dwuwymiarowe hodowle komórkowe i modele zwierzęce. Choć od lat stanowią podstawę wstępnego testowania terapii, nie oddają one w pełni złożonego mikrośrodowiska guza nowotworowego ani nie uwzględniają wielu istotnych czynników wpływających na rozwój choroby.
Czytaj też: Nowa broń przeciwnowotworowa sprawi, że guzy zniszczą się same
Z tego właśnie powodu naukowczynie z Zakładu Biologii Nowotworów Narodowego Instytutu Onkologii, w składzie: dr Agata Kurzyk, dr hab. Anna Szumera-Ciećkiewicz, dr Joanna Miłoszewska i dr hab. Magdalena Chechlińska, postanowili sięgnąć po innowacyjną technologię – biodruk 3D. Stworzony przez nich projekt to krok ku znacznie wierniejszemu odwzorowaniu realiów panujących w ludzkim organizmie.
Biodruk 3D pomoże pokonać najgroźniejsze nowotwory
W celu porównania skuteczności różnych systemów badawczych, zespół naukowczyń przeanalizował cztery modele raka skóry. Z jednej strony wykorzystano klasyczne rozwiązania – dwuwymiarowe hodowle komórkowe oraz sferoidy, z drugiej – bardziej zaawansowane struktury trójwymiarowe oraz nowatorski, biodrukowany model 3D.
Czytaj też: Pamiętliwe zabójczynie. Komórki NK nowej generacji mogą zrewolucjonizować leczenie nowotworów
Dr Agata Kurzyk, kierownik projektu, mówi:
W naszym badaniu porównywałyśmy cztery różne modele raka skóry. Z jednej strony stworzyłyśmy zaawansowany, biodrukowany model 3D. Z drugiej, analizowałyśmy prostsze modele: trójwymiarowe struktury zawierające wyłącznie komórki nowotworowe, klasyczne sferoidy oraz standardowe hodowle dwuwymiarowe. To pozwoliło nam sprawdzić, czy mikrośrodowisko nowotworu – czyli złożone komponenty guza – wpływa na odpowiedź na leczenie i który z tych modeli najlepiej odzwierciedla warunki panujące w guzie.
Kolejnym kluczowym etapem projektu było testowanie skuteczności cetuksymabu – leku wykorzystywanego w terapii zaawansowanego raka płaskonabłonkowego skóry. Jest to opcja leczenia stosowana zwłaszcza w sytuacjach, gdy pacjent nie kwalifikuje się do operacji lub immunoterapii, bądź gdy dotychczasowa terapia zawiodła.
Modele biodrukowane hodowano nawet przez cztery miesiące – znacznie dłużej niż klasyczne modele laboratoryjne. Dzięki temu możliwa była dokładna obserwacja zmian morfologicznych i strukturalnych zachodzących w odpowiedzi na leczenie.
Dr Agata Kurzyk dodaje:
Zaobserwowałyśmy, że odpowiedź komórek nowotworowych na lek jest w tych modelach istotnie słabsza niż w klasycznych hodowlach 2D czy sferodiach, co odzwierciedla kliniczne wzorce odpowiedzi na cetuksymab.
Badania zespołu NIO spotkały się z międzynarodowym uznaniem. W 2024 r. publikacja opisująca opracowane modele biodrukowane, opublikowana w czasopiśmie Biofabrication, została uznana przez firmę Cellink – globalnego lidera w dziedzinie biodruku 3D – za jedną z trzech najważniejszych prac naukowych w tej dziedzinie.
W Pracowni Biologii Nowotworów Narodowego Instytutu Onkologii trwają kolejne badania wykorzystujące biodruk 3D do tworzenia realistycznych modeli guzów nowotworowych. Jeden z kluczowych projektów koncentruje się na odtwarzaniu naczyń krwionośnych w modelach raka płaskonabłonkowego skóry. Dzięki wykorzystaniu komórek śródbłonka i czynników wzrostu, naukowcy badają mechanizmy rozwoju nowotworów oraz skuteczność terapii celowanych. Równolegle testowana jest przydatność tych modeli do precyzyjnego dostosowywania dawek radioterapii – w oparciu o indywidualną wrażliwość mikrośrodowiska guza na promieniowanie.
Drugim ważnym kierunkiem badań jest opracowanie skutecznych metod krioprezerwacji biodrukowanych tkanek, co pozwoli na ich długotrwałe przechowywanie i późniejsze wykorzystanie m.in. w testach leków oraz medycynie regeneracyjnej, np. w leczeniu ran pooperacyjnych. Projekty te łączą nowoczesną technologię biodruku z inżynierią biomedyczną i onkologią, otwierając drogę do bardziej precyzyjnych i spersonalizowanych metod leczenia nowotworów.
