3D生物打印腫瘤模型在免疫腫瘤學(xué)研究中的應(yīng)用
在癌癥治療領(lǐng)域，基于 T 細(xì)胞的免疫療法正成為改變游戲規(guī)則的存在，尤其是免疫檢查點抑制劑的臨床應(yīng)用，為無數(shù)患者帶來新希望。但這類藥物的臨床前篩選，始終缺少能精準(zhǔn)模擬體內(nèi)環(huán)境的理想模型 —— 傳統(tǒng) 2D 腫瘤模型因缺乏生物學(xué)相關(guān)性，難以預(yù)測真實臨床效果。而 3D 生物打印技術(shù)的出現(xiàn)，正為這一困境提供了革命性解決方案。
為什么 3D 生物打印模型如此關(guān)鍵？
人體內(nèi)部的 T 細(xì)胞殺傷腫瘤過程，本就發(fā)生在復(fù)雜的三維環(huán)境中。2D 培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞無法還原細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的作用，也忽略了 T 細(xì)胞遷移、浸潤等關(guān)鍵生理過程，導(dǎo)致藥物篩選結(jié)果與臨床實際存在偏差。
現(xiàn)有的部分 3D 模型（如球狀體、微流控芯片）雖有改進(jìn)，但普遍存在通量低、無法充分模擬 ECM 功能等問題。而 3D 生物打印技術(shù)能精準(zhǔn)沉積含細(xì)胞的生物墨水，構(gòu)建出生理相關(guān)性更強(qiáng)的腫瘤結(jié)構(gòu)，既保留細(xì)胞活性，又能還原腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性，為免疫檢查點抑制劑篩選提供更可靠的平臺。
實證研究：3D 生物打印腫瘤模型的應(yīng)用效果
為驗證技術(shù)可行性，研究團(tuán)隊以小鼠肺癌細(xì)胞（LLC-1）和同型 OT-1 T 細(xì)胞為研究對象，開展了完整的概念驗證實驗。
1. 模型構(gòu)建：精準(zhǔn)打印，穩(wěn)定存活
采用膠原蛋白 I 作為生物墨水，與 LLC-1 細(xì)胞混合后，通過 BIO X 生物打印機(jī)的液滴功能，在 96 孔板中完成 3D 腫瘤打印。
圖 1. 腫瘤的三維（3D）生物打印。 使用 BIO X 的液滴打印功能，用膠原蛋白對 Lewis 肺癌細(xì)胞（LLC-1）進(jìn) 行膠原蛋白印刷。將膠原蛋白液滴（腫瘤）熱固化并在 DMEM 培養(yǎng)基中保持 5 天，然后再與 T 細(xì)胞共培養(yǎng)。
打印后經(jīng) 37℃培養(yǎng)箱固化，腫瘤細(xì)胞在膠原蛋白基質(zhì)內(nèi)穩(wěn)定生長，5 天內(nèi)保持高活性，且未脫離基質(zhì)向 2D 表面擴(kuò)散，完美模擬了腫瘤的三維生長狀態(tài)。
2. T 細(xì)胞毒性測定：濃度依賴性殺傷顯著
以不同效應(yīng)子與靶標(biāo)（E∶T）比例將 T 細(xì)胞與打印腫瘤共培養(yǎng) 48 小時，通過 RFP 熒光強(qiáng)度檢測腫瘤細(xì)胞存活情況。
圖 2. 腫瘤細(xì)胞的生長和生存力。 對打印的腫瘤進(jìn)行 RFP 熒光成像，并用鈣黃綠素 AM 染色以確定 T 細(xì)胞篩選前第 5 天的細(xì)胞活力。
結(jié)果顯示，T 細(xì)胞濃度越高，腫瘤細(xì)胞活力下降越明顯：在 5:1 的 E∶T 比例下，腫瘤存活率顯著降低約 30%（p=0.0003），證明該模型能精準(zhǔn)反映 T 細(xì)胞的殺傷效率。
圖3. 在第 5 天使用 3D 生物打印的腫瘤模型進(jìn)行 T 細(xì)胞細(xì)胞毒性測定。（A）觀察到 T 細(xì)胞濃度依賴性地降低了腫瘤細(xì)胞的活力，這是通過 RFP 熒光的喪失來確定的。 CTL 的數(shù)量代表每孔的總 CTL。 （B）顯示了在存在或不存在 T 細(xì)胞的情況下打印的腫瘤的代表性圖像。 使用相同的采集參數(shù)拍攝圖像。
3. 免疫檢查點抑制：驗證藥物增強(qiáng)效應(yīng)
用抗 PD-1 抗體預(yù)處理 T 細(xì)胞后，與打印腫瘤共培養(yǎng)，觀察到 T 細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷效果進(jìn)一步增強(qiáng)（p=0.0039）。
這一結(jié)果與臨床認(rèn)知一致，證實 3D 生物打印模型可有效評估免疫檢查點抑制劑的作用，為藥物篩選提供可靠數(shù)據(jù)支持。
圖 4. 免疫檢查 （A）顯示了免疫檢查點阻斷測定的示意圖。 單克隆抗 PD1 抗體阻斷了 PD1 與 PD-L1 之間的相互作用，從而增強(qiáng)了 T 細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷力。（B）在 IgG 同種型對照或抗 PD1 抗體存在下，將 3D 生物打印的腫瘤細(xì)胞與初免化的 T 細(xì)胞以 5：1 的 E：T 比例共培養(yǎng)。 PD1 阻斷顯示出對靶細(xì)胞的增強(qiáng)殺傷作用。
技術(shù)優(yōu)勢與未來潛力
3D 生物打印腫瘤模型的核心優(yōu)勢的在于：
結(jié)語
3D 生物打印技術(shù)打破了傳統(tǒng)腫瘤模型的局限，為免疫檢查點抑制劑篩選提供了更精準(zhǔn)、高效的工具。隨著技術(shù)不斷優(yōu)化，它將在個性化醫(yī)療、抗癌藥物研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，推動免疫腫瘤學(xué)研究邁向新高度。
關(guān)注我們了解更多內(nèi)容
CELLINK認(rèn)證的中國授權(quán)經(jīng)銷商：
上海跡亞國際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
電話：13818732961/18201779599
郵箱：info@gaiachina.com.cn
網(wǎng)址：http://www.gaiachina.com.cn
地址：上海市閔行區(qū)七莘路108廣場南樓2705室
為什么 3D 生物打印模型如此關(guān)鍵？
人體內(nèi)部的 T 細(xì)胞殺傷腫瘤過程，本就發(fā)生在復(fù)雜的三維環(huán)境中。2D 培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞無法還原細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的作用，也忽略了 T 細(xì)胞遷移、浸潤等關(guān)鍵生理過程，導(dǎo)致藥物篩選結(jié)果與臨床實際存在偏差。
現(xiàn)有的部分 3D 模型（如球狀體、微流控芯片）雖有改進(jìn)，但普遍存在通量低、無法充分模擬 ECM 功能等問題。而 3D 生物打印技術(shù)能精準(zhǔn)沉積含細(xì)胞的生物墨水，構(gòu)建出生理相關(guān)性更強(qiáng)的腫瘤結(jié)構(gòu)，既保留細(xì)胞活性，又能還原腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性，為免疫檢查點抑制劑篩選提供更可靠的平臺。
實證研究：3D 生物打印腫瘤模型的應(yīng)用效果
為驗證技術(shù)可行性，研究團(tuán)隊以小鼠肺癌細(xì)胞（LLC-1）和同型 OT-1 T 細(xì)胞為研究對象，開展了完整的概念驗證實驗。
1. 模型構(gòu)建：精準(zhǔn)打印，穩(wěn)定存活
采用膠原蛋白 I 作為生物墨水，與 LLC-1 細(xì)胞混合后，通過 BIO X 生物打印機(jī)的液滴功能，在 96 孔板中完成 3D 腫瘤打印。
打印后經(jīng) 37℃培養(yǎng)箱固化，腫瘤細(xì)胞在膠原蛋白基質(zhì)內(nèi)穩(wěn)定生長，5 天內(nèi)保持高活性，且未脫離基質(zhì)向 2D 表面擴(kuò)散，完美模擬了腫瘤的三維生長狀態(tài)。
2. T 細(xì)胞毒性測定：濃度依賴性殺傷顯著
以不同效應(yīng)子與靶標(biāo)（E∶T）比例將 T 細(xì)胞與打印腫瘤共培養(yǎng) 48 小時，通過 RFP 熒光強(qiáng)度檢測腫瘤細(xì)胞存活情況。
結(jié)果顯示，T 細(xì)胞濃度越高，腫瘤細(xì)胞活力下降越明顯：在 5:1 的 E∶T 比例下，腫瘤存活率顯著降低約 30%（p=0.0003），證明該模型能精準(zhǔn)反映 T 細(xì)胞的殺傷效率。
3. 免疫檢查點抑制：驗證藥物增強(qiáng)效應(yīng)
用抗 PD-1 抗體預(yù)處理 T 細(xì)胞后，與打印腫瘤共培養(yǎng)，觀察到 T 細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷效果進(jìn)一步增強(qiáng)（p=0.0039）。
這一結(jié)果與臨床認(rèn)知一致，證實 3D 生物打印模型可有效評估免疫檢查點抑制劑的作用，為藥物篩選提供可靠數(shù)據(jù)支持。
技術(shù)優(yōu)勢與未來潛力
3D 生物打印腫瘤模型的核心優(yōu)勢的在于：
- 高生理相關(guān)性：還原腫瘤微環(huán)境及 ECM 作用，篩選結(jié)果更貼近臨床。
- 高通量兼容：96 孔板打印格式支持批量實驗，降低篩選成本。
- 靈活適配性：可拓展至患者來源的異種移植模型，助力個性化藥物研發(fā)。
結(jié)語
3D 生物打印技術(shù)打破了傳統(tǒng)腫瘤模型的局限，為免疫檢查點抑制劑篩選提供了更精準(zhǔn)、高效的工具。隨著技術(shù)不斷優(yōu)化，它將在個性化醫(yī)療、抗癌藥物研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，推動免疫腫瘤學(xué)研究邁向新高度。
關(guān)注我們了解更多內(nèi)容
CELLINK認(rèn)證的中國授權(quán)經(jīng)銷商：
上海跡亞國際商貿(mào)有限公司
Gaia China Co.,Ltd.
電話：13818732961/18201779599
郵箱：info@gaiachina.com.cn
網(wǎng)址：http://www.gaiachina.com.cn
地址：上海市閔行區(qū)七莘路108廣場南樓2705室
- CELLINK BIONOVA X在人類微心臟模型助力精準(zhǔn)醫(yī)療與藥物研發(fā)中的應(yīng)用
- 文獻(xiàn)解讀：皮膚移植3D生物打印調(diào)控血管分支新路徑
- 3D生物打印腫瘤模型在免疫腫瘤學(xué)研究中的應(yīng)用
- 3D打印光固化技術(shù)在微流控器件打印中的應(yīng)用
- 生物3D打印模型在先天性心臟病TOF-MAPCAs治療中的應(yīng)用
- 可灌注微血管化皮膚的生物3D打印與實驗驗證
- 海藻酸鹽-明膠基材料用于生物3D打印制備骨骼肌組織工程支架的研究
- 生物3D打印在干細(xì)胞肝類器官治療肝衰竭中的應(yīng)用及相關(guān)問題解答
Copyright(C) 1998-2025 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com