学者巧用 3D 工具,为癌症研究另辟蹊径

为了探究癌症是怎样发展的,陈曹博士正在实验室里构建肿瘤。

曹(读音为“Ts'ao”)在她位于德克萨斯大学达拉斯分校的新实验室里,用 3D 生物打印机打印由活细胞构成的团块,接着把它们放置在能模拟体内肿瘤周边“生态系统”的条件中。

通过监测这些肿瘤微环境模型,这位生物工程师想要弄明白为啥有些癌细胞会转移,也就是转移到身体的其他区域,而另外一些却不会。

“为啥癌细胞某天会具备侵入其他组织和器官的能力?我对细胞怎样改变自身命运感兴趣,”曹说道。“这就是我们要自下而上构建肿瘤微环境的原因。”

曹是埃里克·琼森工程与计算机科学学院生物工程专业的助理教授,她在 1 月加入了德克萨斯大学达拉斯分校,获得了德克萨斯州癌症预防与研究所(CPRIT)首次终身教职教师计划的支持。

该计划旨在为该州吸引癌症研究方面的顶尖人才。这些被称为 CPRIT 学者的独立研究人员,预计会为癌症研究作出杰出贡献。曹是目前在 UTD 的三位 CPRIT 学者之一,也是琼森学院的首位。

曹说,正是 CPRIT 的支持以及与 UT 西南医学中心的医学研究人员合作的机会,吸引她来到了达拉斯 UT 分校。她之前是普林斯顿大学迈克尔·莱文博士实验室的博士后研究员,迈克尔·莱文博士以其在发育生物学领域的贡献而闻名。

她把打印出来的细胞放置在微流控芯片上,这种芯片是带有微小通道的平台,能够提供氧气或营养物质来维持细胞的存活。曹在中国北京大学的博士工作集中在微流控技术上。

“我们打印不同的细胞,使之形成肿瘤环境,”曹说。“然后我们可以等着看我们打印的哪种肿瘤最具侵袭性。”

作为普林斯顿大学的一名博士后研究员,曹研究了一种名为肠海鞘的海鞘,这是一种与脊椎动物密切相关的小型海洋动物,用于研究胚胎发育和基因调控。

曹和她的同事重建了这种生物的细胞谱系,创建了该动物心脏、神经元、肌肉及其他组织发育的蓝图。在此期间,她是发表在《自然》杂志上一项研究的第一作者。

在得克萨斯大学达拉斯分校(UTD),曹在她的发育系统生物学实验室里继续研究海鞘,该实验室包含一个用于饲养这种柔软、半透明、呈管状的动物的水族馆,她希望这能帮助她将动物细胞发育的发现转化为人类细胞发育的发现。

“曹博士正在帮助提供工具和技术来研究细胞间的相互作用。这确实处于前沿地位,”UT 西南医学中心血管生成研究的埃菲·玛丽·凯恩研究学者罗尔夫·布雷肯博士说,他研究胰腺癌的肿瘤微环境。

“如果像曹博士所提议的那样,你能够从基础层面开始为肿瘤微环境建模,那么你可能会开始发现可以作为靶点的新的脆弱性,或者可以利用的新生物学。”

得克萨斯大学达拉斯分校的生物工程学教授兼系主任沙利尼·普拉萨德博士称曹博士的研究“新颖又创新”。

“陈曹博士在个性化癌症医学方面采取多学科的方法,通过深入研究基本机制,并将其与精密仪器相结合,这太令人兴奋了,”塞西尔·H 和艾达·格林系统生物学科学教授普拉萨德说。“我们期待着她的研究能有所进展,也期待着可能带来的潜在突破。”