迷你结肠彻底改变结直肠癌研究
随着我们与癌症的斗争愈演愈烈，寻找更复杂、更现实的模型来研究肿瘤发展变得前所未有的重要。到目前为止，研究依赖于动物模型和简化的细胞培养方法，这些方法很有价值，但无法完全捕捉肿瘤发展中涉及的因素的复杂相互作用。
即使是更新、更先进的癌症研究模型，例如类器官——实验室培育的微小器官——也不能忠实地复制实际肿瘤中看到的细胞行为和组织结构。
这一差距严重阻碍了我们对癌症发生、进展和治疗反应的复杂过程的理解，并需要更复杂的模型来准确模拟疾病的复杂性。
在癌症建模方面取得了重大飞跃，科学家们将微加工和组织工程技术结合起来，开发出微型结肠组织，可以高保真度地模拟体外肿瘤发生的复杂过程，产生与体内发现的肿瘤非常相似的肿瘤。
这一突破性成果现已发表在《自然》杂志上，是由 Luis Francisco Lorenzo Martín、Tania Hübscher 和 EPFL Matthias Lütolf 团队的其他成员取得的，并得到了 Freddy Radtke (EPFL) 团队及其罗氏人类生物学研究所的同事的协助。
迷你结肠在拓扑生物学上是复杂的，这意味着它们不仅复制结肠组织的物理结构，包括其独特的隐窝和腔结构，而且还模仿健康和患病状态下实际结肠组织中存在的细胞多样性。
光遗传学：“开启”癌症
微型结肠的另一个重要特征是，它们可以“随意”在目标区域诱导肿瘤形成——这对癌症研究来说是一个巨大的优势。研究人员能够利用“光遗传学”来激活可诱导的致癌基因。这种尖端技术利用光来控制基因表达等生物过程。
通过将蓝光响应系统整合到微型结肠中，研究人员使它们经历受控的致癌突变，从而可以前所未有的细节揭示肿瘤的演变。这种光遗传学方法使科学家能够在微型结肠内的特定细胞群中诱导有针对性的变化，模拟结直肠癌在体内的局部发病。
“本质上，我们利用光以时空控制的方式在健康的生物工程结肠上皮类器官中开启致癌驱动突变，从而触发肿瘤发生，”罗氏新人类生物学研究所的创始主任马蒂亚斯·吕托尔夫 (Matthias Lütolf) 说。 “这基本上可以让你实时观察肿瘤的形成，并对在小鼠身上很难研究的过程进行非常详细的分析。”
利用光在微型结肠中触发这些基因变化的能力不仅可以更控制、更精确地激活致癌基因，而且还为实时研究肿瘤发展的动态过程和细胞对这些突变的反应提供了强有力的工具。光遗传学的这种创新应用为剖析癌症的分子和细胞机制开辟了新的可能性。
通过操纵遗传和环境条件，研究人员还能够复制和观察微结肠中的一系列肿瘤行为，甚至确定了影响癌症进展的关键因素——例如与干细胞特征和肿瘤生长相关的蛋白质GPX2。
这项开创性的研究为探索结直肠癌的潜在机制和测试潜在的疗法提供了一个强大的新工具，特别是当应用于人类患者来源的组织时。迷你结肠模拟肿瘤动态的能力可以减少我们对动物模型的依赖，从而加速有效治疗方法的发现和开发。
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