3D‑bioprinting kan øke vår forståelse av legemiddelsrespons hos kreftpasienter

Bioprinting tilbyr en rekke fordeler som forskere fortsatt utforsker. Den bruker en kombinasjon av levende celler, bio‑blekk og 3D‑utskriftsmetoder for å lage komplekse strukturer som organer eller hudvev som kan inkuberes og brukes til testformål. Nå ønsker et team av ingeniører fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) å utnytte denne teknologien for å forbedre sporing av legemiddelsrespons hos kreftpasienter. Her er det du trenger å vite.

BioPrinting

Bioprinting er kulminasjonen av teknologiske og medisinske gjennombrudd gjennom det siste århundret. Etter hvert som medisinske forskere begynte å forstå cellestruktur og de første laboratoriedyrkede implantatene dukket opp, begynte bioprinting å ta form. I dag integrerer bioprinting AI‑forskning og avanserte utskriftsmetoder med mål om en dag å kunne skrive ut ben, vaskulære nettverk, ører, eksoskjeletter, blodkar, vev og organer.
Bioprintere spiller en viktig rolle i å lage prøver. Disse prøvene gjør det mulig for medisinske forskere å utføre tester på levende celler i sanntid. De kan produseres raskt og i store mengder, noe som muliggjør omfattende testing av behandlinger og medisiner. Det er disse egenskapene som fikk ingeniører til å vurdere å bruke disse enhetene til å lage personlige krefttestprøver fra pasienter.

Current Methods of Testing Drug Responses in Patients

For å sikre sikkerhet må legemiddelfabrikanter fullføre flere studier og tester på produktene sine. Det finnes to vanlige metoder for å utføre dette, genpanel‑baserte tester og pasient‑avledede xenograft‑tester. Disse systemene utnytter tumorheterogenitet som en del av tilnærmingen.

Tumor Heterogeneity

De fleste kreftbehandlingsprosedyrer baserer seg på tumorheterogenitet for bedre å forstå deres virkninger. Dette begrepet refererer til den cellulære sammensetningen av tumoren. Ikke alle celler er like, noe som betyr at forskere må forstå alle cellene for å sikre at behandlingen er mest mulig effektiv i å drepe tumoren.

Gene Panel-based Tests

Genpanel‑basert testing undersøker flere gener samtidig for å finne mutasjoner. Denne testen gjør det mulig for forskere å identifisere genetiske mutasjoner som kan indikere om en behandling sannsynligvis vil være effektiv for en spesifikk pasient.

Patient-Derived Xenograft (PDX)

Pasient‑avledede xenograft refererer til en metode der tumorceller transplanteres til mus. Denne tilnærmingen skaper et gunstig miljø for tumoren å vokse i, noe som gjør det mulig for forskere å teste og studere effektene av behandlingen. Merk at det nå finnes tusenvis av PDX‑modeller i bruk, noe som gjør dette til en av de mest effektive metodene i dag.

Drawbacks

De nåværende metodene for å teste behandlingsvirkning har flere ulemper. For det første krever de begge mye tid. I tilfelle av PDX kan det ta opptil 8 måneder å dyrke og teste behandlinger. I tillegg varierer innavlingsraten fra 25 % til 75 %.
Når det gjelder genpanel‑baserte tester, finnes det ytterligere risikoer, som muligheten for at ufullstendig eller uønsket genetisk informasjon blir samlet inn. Til slutt er begge metodene kostbare å gjennomføre.

Bioprinting Drug Response Study

The study “Prediksjon av pasientens legemiddelsrespons via 3D‑bioprintet gastrisk kreftmodell med pasient‑avledet vevsbelastet vevs‑spesifikt bio‑blekk”¹ publisert i det internasjonale tidsskriftet Advanced Science fremhever bruken av en 3D‑printet gastrisk kreftmodell som kan forutsi kjemoterapiets effekt gjennom ex‑vivo‑kulturer avledet fra kreftpasienter. Merk at de nye pasient‑spesifikke prekliniske modellene kan brukes til nøyaktig å forutsi en pasients legemiddelsrespons på mye kortere tid enn tidligere metoder.

Gastric Cancer (GC)

Forskerne valgte å teste modellen sin på gastrisk kreftceller. Gastrisk kreft er blant de 10 ledende dødsårsakene, noe som gjør den til et ideelt testobjekt for studien. De begynte med å bioprinte vevs‑spesifikke bio‑blekk som inneholdt pasient‑avledede tumorbiter.

Deretter ble utskriften nedsenket i et mageslektet avcellulært ekstracellulært matriks (dECM) hydrogel. Denne strategien gjorde det mulig for ingeniørene å replikere celle‑stroma‑ og celle‑matrise‑interaksjonene til kreftceller i kroppen, og bevare histopatologien, intercellulær kommunikasjon og cellekomposisjoner.
Det ekstrusjonsbaserte 3D‑bioprintingssystemet brukte en printet gastrisk kreft‑modell (pGC) for å produsere hundrevis av printede GC‑prøver (pGC). Merk at dette er en lav‑trykks‑ og lav‑temperatur‑printer. Systemet bidrar til å forhindre skade på cellene under utskriftsprosessen.

Bioprinting Drug Response Test

Forskningsgruppen testet sine pasient‑avledede kreftvevsfragmenter som en del av sin FoU. De dyrkede prøvene ble overvåket for å se om de støttet tumorens vekst og ekspansjon, slik som i kroppen. Testresultatene deres avdekket lovende data.

Bioprinting Drug Response Test Results

Forskere fant at ved å gjenskape tumor‑mikromiljøet in vivo in vitro, kunne de teste legemidler og behandlinger som kjemoterapi på personlige prøver. Denne tilnærmingen gjorde det mulig for teamet å spore viktige detaljer om behandlingsresponsen, som modellens genprofiler knyttet til kreftutvikling, progresjon og legemiddelsrespons.
Når det gjelder ytelse, ga den nye testprosessen mer nøyaktige og raskere resultater enn begge tradisjonelle metoder som brukes i dag. I tillegg fant de at den nye testprøven beholdt tumorens opprinnelige egenskaper, noe som gjorde det mulig for teamet å gjennomføre raske legemiddelvegledninger ved behov.

Bioprinting Drug Response Benefit

Ingeniørene skapte et ideelt testmiljø for behandling ved å etterligne kreftcelle‑stroma‑interaksjoner med suksess. Den nye tilnærmingen gir høyere nøyaktighet og krever mindre tid for å levere resultater. I tillegg krever den mindre byggetid og kan utvides in vitro.
Bioprinting støtter opprettelsen av hundrevis av prøve‑replikater, noe som gjør storskalatesting av nye behandlinger over et bredt spekter av parametere mulig. Disse replikatene kan tilpasses ved å justere utskriftsparametere som materialer, dyse‑størrelse, trykk og hastighet.

Treatment Efficiency

De nyeste dataene fra bioprinting‑testing av kreftbehandlingsrespons viser hvordan denne teknologien vil bidra til å forbedre behandlings‑effektiviteten. Legemiddelfabrikanter og helsepersonell får en fordel ved å kunne se resultatene av behandlingen på kortere tid, noe som gjør det mulig å foreta justeringer og oppgraderinger raskere og styrker evnen til å gjøre nøyaktige terapeutiske prognoser.

Personalized Treatment

Studien demonstrerte hvordan denne metoden kan bevare de unike egenskapene til gastrisk vev fra individuelle pasienter, slik at helsepersonell kan tilpasse behandlingsbehovene. Ved å overvåke behandlingens effektivitet kan helsepersonell bedre fastslå om et legemiddel virker, og hva som er den minimale dosen som kreves for å oppnå ønsket effekt.

Fewer Side Effects

Bioprinting‑krefttesting vil gjøre det mulig for forskere å utvikle mer effektive behandlinger som gir færre bivirkninger. Siden prøven bruker pasientens vev til å lage en fungerende modell, er ingeniørene fullt klar over hvordan hvert legemiddel vil samhandle med kroppen.

Bioprinting Drug Response  Researchers

Studien av bioprinting‑kreftlegemiddelsrespons ble ledet av POSTECH med bidrag fra professor Charles Lee ved The Jackson Laboratory for Genomic Medicine. Prosjektet ble finansiert av en tilskudd fra National Research Foundation of Korea, Basic Science Research Program gjennom National Research Foundation of Korea, og Ministry of Education.

BioPrinting Innovators

Helsebransjen kan oppleve store markedsbevegelser som følge av denne studien. Kreftbehandling er et stort marked som er forutsagt å nå 335 milliarder dollar innen 2029. Denne etterspørselen vil bli møtt av innovative selskaper som tilbyr nye løsninger på et av menneskehetens største problemer. Her er et selskap som er svært godt posisjonert til å utnytte dataene fra studien av legemiddelrespons ved bioprinting.

Organovo

Organovo gikk inn på markedet i 2007 for å gi medisinske forskere direkte tilgang til 3D‑printet vev for testing og forskning. Selskapet er lokalisert i San Diego, CA, og var det første som introduserte tredimensjonal vevsteknologi som fungerte på tvers av alle vevstyper.  Selv om de ikke er direkte involvert i studien, kan slik forskning bidra til økt interesse for bioprinting‑applikasjoner.

Per i dag har Organovo blitt ett av de mest anerkjente navnene innen bioprinting‑ og legemiddelforskningssektoren. Nå tilbyr selskapet en rekke funksjonelle menneskelige vevstrykk designet spesielt for legemiddeltesting. Dermed kan enhver økning i etterspørselen etter 3D‑bioprinting føre til en oppgang i ONVO‑aksjekursene.

Bioprinting Drug Response Tests Will Make Healthcare Accessible

Det er alltid et godt tegn når man ser medisinske fremskritt som en dag kan gi lindring til millioner av mennesker globalt. Gastrisk og andre kreftformer er en økende bekymring som ingeniører og forskere ønsker å takle direkte. Denne siste studien gir det perfekte treningsgrunnlaget for en slik plan. Derfor må du hylle dette teamet for et vel utført arbeid.
Learn about other Cool Healthtech Nå.

Study Reference:

^{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). Prediksjon av pasientens legemiddelsrespons via 3D‑bioprintet gastrisk kreftmodell som bruker pasient‑avledet vevsbelastet vevs‑spesifikt bio‑blekk. Advanced Science, 12(1), 2411769. https://doi.org/10.1002/advs.202411769}