Bioprinting 3D Dapat Meningkatkan Pemahaman Kita tentang Respons Obat pada Pasien Kanker

Bioprinting menawarkan banyak manfaat yang terus dieksplorasi oleh peneliti. Teknologi ini menggunakan kombinasi sel hidup, bio‑ink, dan metode pencetakan 3D untuk menciptakan struktur kompleks seperti organ atau jaringan kulit yang dapat diinkubasi dan digunakan untuk tujuan pengujian. Sekarang, tim insinyur dari Pohang University of Science and Technology (POSTECH) berupaya memanfaatkan teknologi ini untuk meningkatkan pelacakan respons obat pada pasien kanker. Berikut yang perlu Anda ketahui.

BioPrinting

Bioprinting merupakan hasil gabungan terobosan teknologi dan medis selama abad terakhir. Ketika peneliti medis mulai mempelajari struktur sel dan implan yang ditumbuhkan di laboratorium pertama muncul, bioprinting mulai terbentuk. Saat ini, bioprinting mengintegrasikan riset AI dan metode pencetakan canggih dengan tujuan suatu hari dapat mencetak tulang, jaringan vaskular, telinga, eksoskeleton, pembuluh darah, jaringan, dan organ.
Bioprinter memainkan peran penting dalam pembuatan sampel. Sampel-sampel ini memungkinkan peneliti medis melakukan pengujian pada sel hidup secara real-time. Mereka dapat diproduksi dengan cepat dan dalam jumlah besar, memungkinkan pengujian luas terhadap perawatan dan obat-obatan. Kualitas inilah yang membuat insinyur mempertimbangkan penggunaan perangkat ini untuk membuat sampel pengujian kanker yang dipersonalisasi dari pasien.

Metode Saat Ini untuk Menguji Respons Obat pada Pasien

Untuk memastikan keamanan, produsen obat harus menyelesaikan beberapa uji coba dan tes pada produk mereka. Ada dua cara umum untuk melakukan hal ini, yaitu tes berbasis panel gen dan pengujian xenograft yang berasal dari pasien. Sistem-sistem ini memanfaatkan heterogenitas tumor sebagai bagian dari pendekatannya.

Heterogenitas Tumor

Sebagian besar prosedur pengobatan kanker bergantung pada heterogenitas tumor untuk lebih memahami efeknya. Istilah ini merujuk pada keragaman seluler dalam tumor. Tidak semua sel sama, sehingga peneliti harus memahami semua sel untuk memastikan pengobatan paling efektif dalam membunuh tumor.

Tes Berbasis Panel Gen

Tes berbasis panel gen memeriksa berbagai gen secara bersamaan untuk menemukan mutasi. Tes ini memungkinkan peneliti mengidentifikasi mutasi genetik yang dapat menunjukkan apakah suatu pengobatan kemungkinan akan efektif untuk pasien tertentu.

Xenograft Berasal dari Pasien (PDX)

Xenograft yang berasal dari pasien mengacu pada metode penanaman sel tumor ke dalam tikus. Pendekatan ini menciptakan lingkungan yang mendukung pertumbuhan tumor, memungkinkan peneliti menguji dan mempelajari efek pengobatan mereka. Secara signifikan, kini terdapat ribuan model PDX yang digunakan, menjadikannya salah satu metode paling efektif saat ini.

Kekurangan

Metode saat ini untuk menguji efektivitas pengobatan memiliki beberapa kekurangan. Pertama, keduanya memerlukan waktu yang lama. Pada kasus PDX, dapat memakan waktu hingga 8 bulan untuk menumbuhkan dan menguji pengobatan. Selain itu, tingkat engraftmentnya bervariasi antara 25% hingga 75%.
Untuk tes berbasis panel gen, terdapat risiko tambahan seperti kemungkinan pengumpulan informasi genetik yang tidak lengkap atau tidak diinginkan. Akhirnya, keduanya mahal untuk dilakukan.

Studi Respons Obat dengan Bioprinting

Studi “Prediksi Respons Obat Pasien melalui Model Kanker Lambung 3D Bioprinted yang Menggunakan Bioink Spesifik Jaringan Berisi Jaringan yang Diambil dari Pasien”¹ yang dipublikasikan di jurnal internasional Advanced Science menyoroti penggunaan model kanker lambung 3D cetak yang dapat memperkirakan efektivitas kemoterapi melalui kultur eks‑vivo yang diambil dari pasien kanker. Secara khusus, model pra‑klinis yang bersifat spesifik pasien ini dapat digunakan untuk memprediksi respons obat pasien dalam waktu yang jauh lebih singkat dibandingkan metode sebelumnya.

Kanker Lambung (GC)

Para peneliti memilih menguji model mereka pada sel Kanker Lambung. Kanker lambung termasuk dalam 10 penyebab kematian teratas, menjadikannya subjek uji yang ideal untuk studi ini. Mereka memulai dengan mencetak bioink spesifik jaringan yang mengandung potongan tumor yang diambil dari pasien.

Sumber – POSTECH (Pohang University of Science and Technology)

Kemudian, cetakan tersebut direndam dalam hidrogel matriks ekstraseluler (dECM) yang didecelularisasi berasal dari lambung. Strategi ini memungkinkan insinyur mereplikasi interaksi sel‑stroma dan sel‑matriks pada sel kanker di dalam tubuh, mempertahankan histopatologi, komunikasi antar sel, dan komposisi sel.

Sistem bioprinting 3D berbasis ekstrusi yang digunakan mencetak model kanker lambung (pGC) untuk menghasilkan ratusan spesimen GC (pGC) yang dicetak. Perlu dicatat, ini adalah printer dengan tekanan dan suhu rendah. Sistem ini membantu mencegah kerusakan sel selama proses pencetakan.

Tes Respons Obat dengan Bioprinting

Tim riset menguji fragmen jaringan kanker yang diambil dari pasien sebagai bagian dari R&D mereka. Sampel yang dikultur dipantau untuk melihat apakah mereka mendukung pertumbuhan dan ekspansi tumor, seperti di dalam tubuh. Hasil pengujian mereka menunjukkan data yang menjanjikan.

Hasil Tes Respons Obat dengan Bioprinting

Para ilmuwan menemukan bahwa dengan mereplikasi mikro lingkungan tumor in vivo secara in vitro, mereka dapat menguji obat dan pengobatan seperti kemoterapi pada sampel yang dipersonalisasi. Pendekatan ini memungkinkan tim melacak detail penting dari respons pengobatan seperti profil gen model yang terkait dengan perkembangan kanker, progresi, dan respons obat.
Dari segi kinerja, proses pengujian baru memberikan hasil yang lebih akurat dan lebih cepat dibandingkan kedua metode tradisional yang saat ini digunakan. Selain itu, mereka menemukan bahwa sampel uji baru mempertahankan karakteristik asli tumor, memungkinkan tim melakukan evaluasi obat secara cepat bila diperlukan.

Manfaat Respons Obat dengan Bioprinting

Para insinyur menciptakan lingkungan pengujian pengobatan yang ideal dengan berhasil meniru interaksi sel‑stroma kanker. Pendekatan baru ini memberikan akurasi lebih tinggi dan memerlukan waktu lebih singkat untuk menghasilkan hasil. Selain itu, diperlukan waktu konstruksi yang lebih sedikit dan dapat diperluas secara in vitro.
Bioprinting mendukung pembuatan ratusan replika sampel, memungkinkan pengujian skala besar terhadap perawatan baru dengan berbagai parameter. Replika ini dapat disesuaikan dengan mengatur parameter pencetakan seperti bahan, ukuran nozzle, tekanan, dan kecepatan.

Efisiensi Pengobatan

Data pengujian respons pengobatan kanker dengan bioprinting terbaru ini menyoroti bagaimana teknologi ini akan membantu meningkatkan efisiensi pengobatan. Produsen obat dan profesional kesehatan memperoleh keunggulan karena kemampuan melihat hasil pengobatan dalam waktu lebih singkat, memungkinkan mereka melakukan penyesuaian dan peningkatan lebih cepat serta meningkatkan kemampuan membuat prediksi terapeutik yang akurat.

Pengobatan yang Dipersonalisasi

Studi ini menunjukkan bagaimana metode ini dapat mempertahankan karakteristik unik jaringan lambung dari masing-masing pasien, memungkinkan profesional kesehatan menyesuaikan kebutuhan pengobatan mereka. Dengan memantau efektivitas pengobatan, profesional kesehatan dapat lebih tepat menentukan apakah obat bekerja, serta dosis minimum yang diperlukan untuk mencapai hasil.

Lebih Sedikit Efek Samping

Pengujian kanker dengan bioprinting akan memungkinkan peneliti menciptakan pengobatan yang lebih efektif dengan efek samping yang lebih sedikit. Karena sampel menggunakan jaringan pasien untuk membuat model kerja, insinyur sepenuhnya memahami bagaimana setiap obat akan berinteraksi dengan tubuh.

Peneliti Respons Obat dengan Bioprinting

Studi respons obat kanker dengan bioprinting dipimpin oleh POSTECH dengan kontribusi dari Profesor Charles Lee dari The Jackson Laboratory for Genomic Medicine. Proyek ini didanai oleh hibah dari National Research (NRC ) Foundation of Korea, Program Penelitian Ilmu Dasar melalui National Research Foundation of Korea, dan Kementerian Pendidikan.

Inovator BioPrinting

Industri perawatan kesehatan dapat menyaksikan pergerakan pasar besar sebagai hasil dari studi ini. Pengobatan kanker merupakan bisnis besar yang diperkirakan akan mencapai $335 miliar pada tahun 2029. Permintaan ini akan dipenuhi oleh perusahaan inovatif yang menyediakan solusi out‑of‑the‑box untuk salah satu masalah terbesar umat manusia. Berikut adalah perusahaan yang berada pada posisi sempurna untuk memanfaatkan data studi respons obat bioprinting.

Organovo

Organovo memasuki pasar pada tahun 2007 untuk memberikan peneliti medis akses langsung ke jaringan 3D cetak untuk pengujian dan penelitian. Perusahaan ini berlokasi di San Diego, CA, dan merupakan yang pertama memperkenalkan teknologi jaringan tiga dimensi yang berfungsi pada semua jenis jaringan.  Meskipun tidak terlibat langsung dalam studi, penelitian semacam itu dapat berkontribusi pada peningkatan minat pada aplikasi bioprinting.

Saat ini, Organovo telah menjadi salah satu nama paling dikenal dalam sektor bioprinting dan penelitian obat. Hari ini, perusahaan menyediakan berbagai cetakan jaringan manusia fungsional yang dirancang khusus untuk pengujian obat. Oleh karena itu, peningkatan permintaan terhadap bioprinting 3D dapat menyebabkan kenaikan harga saham ONVO.

Tes Respons Obat dengan Bioprinting Akan Membuat Perawatan Kesehatan Lebih Terjangkau

Selalu menjadi pertanda baik ketika Anda melihat kemajuan medis yang suatu hari dapat memberikan bantuan kepada jutaan orang di seluruh dunia. Kanker lambung dan kanker lainnya merupakan kekhawatiran yang semakin meningkat yang ingin diatasi secara langsung oleh insinyur dan ilmuwan. Studi terbaru ini menyediakan landasan pelatihan yang sempurna untuk rencana tersebut. Oleh karena itu, Anda harus memberi penghormatan kepada tim ini atas pekerjaan yang luar biasa.
Pelajari tentang Healthtech Keren lainnya Sekarang.

Referensi Studi:

^{1. Choi, Y.-M., Na, D., Yoon, G., Kim, J., Min, S., Yi, H.-G., Cho, S.-J., Cho, J. H., Lee, C., & Jang, J. (2025). Prediksi respons obat pasien melalui model kanker lambung 3D bioprinted yang memanfaatkan bioink spesifik jaringan berisi jaringan yang diambil dari pasien. Advanced Science, 12(1), 2411769. https://doi.org/10.1002/advs.202411769}