肿瘤细胞不会在与其他细胞分离的培养皿中显示出它们的真实自我。

为了了解它们的真实行为，莱斯大学的研究人员开发了一种升级的肿瘤模型，该模型将骨肉瘤细胞与被称为巨噬细胞的免疫细胞一起容纳在一个模仿骨骼的三维结构中。使用该模型，生物工程师 Antonios Mikos 和合作者发现身体的免疫反应可以使肿瘤细胞对化疗更具抵抗力。

这项发表在Biomaterials上的研究阐明了为什么一些在实验室中看起来是好的候选药物的抗癌药物在实际患者中的表现不如预期。它强调了传统肿瘤建模的弱点，并指出了通向更有效的癌症疗法的道路。

“用于测试药物性能的现有肿瘤模型不能足够接近地模拟人体的实际环境，”Mikos 说。“我们正在努力为实验创造一个更接近实际患者机体中发生的情况的环境。拥有这样的环境将使我们能够以时间和成本效益的方式测试多种药物。”

Mikos 的实验室在之前的工作中表明，癌细胞对其基质的机械特性很敏感。

“通常情况下，细胞会在平坦的表面上生长，比如在培养皿中， ”Letitia Chim 说，她最近在莱斯大学获得博士学位，并且是该研究的主要作者。“如果你用显微镜观察我们开发的圆盘状支架，你会发现它们是由这些纤维结构组成的，其规模达到了细胞可以识别的程度。细胞可以感觉到这种基质是三维的，而不是平坦——更接近于骨骼结构。”

支架由两种不同的材料制成：非常坚硬的合成聚合物和明胶。通过改变材料的比例，研究人员可以控制纤维的整体刚度。

“这里的新内容和非常有启发性的是，我们增加了下一级的复杂性——作为肿瘤微环境一部分的免疫细胞——并研究了基质的机械反应性和其他细胞因素的存在如何结合到肿瘤的发展和行为，”Mikos 说。

“在肿瘤中，你不仅有癌细胞，还有其他细胞发出信号，这些信号会影响癌细胞对治疗的反应，”Chim 说。

研究人员发现，巨噬细胞引起的炎症增加会降低阿霉素的疗效，阿霉素是一种用于治疗骨肉瘤的化疗药物，骨肉瘤是骨癌的最常见形式。

“我们对肿瘤相关巨噬细胞很感兴趣，因为它们可以占肿瘤的 50%，”Chim 说。“肿瘤有时被描述为永不愈合的伤口，部分原因是巨噬细胞发出伤口愈合信号。在正常组织中效果很好，但它也可以使肿瘤受益。”

更准确地模拟肿瘤的临床前模型可以帮助研究人员确定在特定情况下哪些疗法最有效。

“这将有助于设计不仅针对癌细胞而且针对免疫细胞的疗法，或者触发免疫细胞从根本上改变其功能，”米科斯说。

Chim 说：“我们研究的一个主要目标是开发个性化测试系统或平台，利用患者肿瘤的特征来找到最适合他们的治疗模型。” “我想说这就是未来个性化医疗的愿景：能够回答这个问题，是否有特别针对该患者的靶向治疗?”

“骨肉瘤是一种经常被忽视的罕见疾病。它也是一种非常复杂的疾病，在每个患者身上的表现都不同。这就是为什么如果我们能够开发出一种治疗骨肉瘤的个性化药物方法，最终会很好的另一个原因。”

“肿瘤微环境显然在疾病进展和治疗展开方面发挥着重要作用，”Mikos 说。“这就是为什么我们努力开发最佳的复杂性水平，以捕捉活生物体内部实际发生的事情的更大画面。”