تصور هذه المجموعة أنظمة تتجاوز الأساليب التجريبية التقليدية لأبحاث السرطان لدراسة البيئة المكروية للورم ، وهو عنصر أساسي لنمو الورم والورم الخبيث. هذه الأنظمة ثلاثية الأبعاد ، وتتضمن تصويرا عالي العمق وعالي الدقة (غالبا بمرور الوقت ، وبالتالي يتطلب أدوات تحليل تصوير معقدة) ، وتستخدم الأنسجة المشتقة من المريض و / أو تستخدم سقالات اصطناعية أو منزوعة الخلايا.
بالنسبة للأمراض ذات الاحتياجات السريرية غير الملباة ، مثل سرطان البنكرياس والقولون والمستقيم والدماغ ، حيث تكون قابلية ترجمة نماذج الجربان المتزامنة أو xenograft منخفضة ، فإن إنشاء البنوك الحيوية وتوسيعها أمر ضروري. يقدم Bürtin et al.1 دليلا حول كيفية تحقيق ذلك ، بما في ذلك توسيع المواد المانحة إلى الطعوم الغريبة المشتقة من المرضى (PDXs) ، وبالتالي إنشاء بنك حيوي حي يلخص عن كثب دورات الأنسجة والمرض للمرضى. من خلال التحسين المستمر للبروتوكول والتعاون الوثيق والتواصل مع الطاقم الجراحي ، أبلغ المؤلفون عن معدلات نمو تبلغ 63٪ ل PDXs في القولون والمستقيم و 48٪ ل PDXs في البنكرياس. لا يرقى هذا التقدم إلى حد كونها مفيدة كبديل للاختبار والعلاج للمرضى الأفراد الذين هم في حاجة ماسة إلى خيارات العلاج ، ويرجع ذلك فقط إلى الفترة الزمنية الطويلة المطلوبة لإنشاء النموذج. ومع ذلك ، من المفيد فهم بيولوجيا الورم بشكل أفضل ومساعدة المرضى المستقبليين الذين يعانون من خصائص ورم مماثلة. بالإضافة إلى ذلك ، يصف Tew et al.2 إنشاء واستخدام PDXs النقيلي للجهاز العصبي المركزي (CNS) ، مما يسلط الضوء على أهمية مسار تلقيح الأنسجة لتحقيق النمو الناجح وأغراض الدراسة.
بدلا من نماذج PDX ، توفر مزارع شرائح الورم المشتقة من المريض نظاما أسرع وأكثر اقتصادا ، مع مصفوفة وبنية أصلية - متعددة الخلايا وغير متجانسة - والتي يمكن استخدامها لاختبار استجابات الأدوية. يقدم Braun et al.3 مزارع الشرائح العضوية (OTSCs) لأورام البنكرياس الأولية والنقائل. إنها تنقل طريقة من إنشاء ومراقبة xenograft ، بما في ذلك: تصنيع جهاز لدعم التصوير الحي لشريحة خارج الجسم الحي . جمع شريحة الورم; ثقافة الشرائح ونمو خارج الجسم الحي ؛ والتصوير وتحليل الصور. في مثال آخر ، يوفر Ciraku et al.4 طريقة شاملة لدراسة نقائل الدماغ وعلاجها من خلال استخدام شرائح الورم النقيلي في الدماغ خارج الجسم الحي .
تعتبر الأنسجة المجاورة للورم والمصفوفة خارج الخلية أيضا مفتاحا لفهم ورم خبيث بشكل كامل. يوفر Jelinek et al.5 PDX لدراسة تأثير الخلايا الليفية المرتبطة بالسرطان على نمو الورم ، باستخدام الخلايا الليفية الجلدية المشتقة من المريض للحقن المشترك مع خطوط خلايا الورم الميلانيني البشري. يصف Mayorca-Guiliani et al.6 طريقة لإزالة الخلايا من قلب الفئران ورئتيها وتوليد سقالة سليمة ، والتي يمكن استخدامها لبذور الخلايا ، والأهم من ذلك ، لفهم الموقع / الطوبولوجيا وتكوين المصفوفة خارج الخلية (ECM) لهذه الأعضاء. تعتبر الرئتان بشكل خاص موقعا شائعا جدا للورم الخبيث للعديد من أنواع الأورام. يمكن أيضا استخدام هذه الطريقة لإنشاء سقالات ECM أخرى. الكولاجين هو أحد المكونات الرئيسية ل ECM ، وقد ارتبطت التغيرات الطوبولوجية في الكولاجين الليفي بتطور المرض. يوفر Liu et al.7 أداة تحليل صور مفتوحة المصدر لقياس تنظيم الكولاجين الليفي من صور التصوير المقطعي متحد البؤر عالية الأبعاد وعالية الدقة. جزء من أهمية ECM هو قدرتها على التكيف مع العوامل الخارجية ، مثل الضغط. تتبنى ECM خصائص فيزيائية حيوية مختلفة استجابة لهذه العوامل الخارجية التي يمكن أن تؤثر على نمو الورم. باستخدام المواد الهلامية الكولاجين والفيبرينوجين ، يقدم Calitz et al.8 نموذجا محاكاة حيوية لسرطان الكبد يحاكي قابلية ضبط ECM في بيئة ثلاثية الأبعاد. يخلق المؤلفون ظروفا تجريبية تلخص الخصائص الفيزيائية الحيوية للكبد الليفي وتليف الكبد ، بالإضافة إلى سرطان الخلايا الكبدية (HCC) لدراسة تفاعلات الورم والسدى في سرطان الكبد. تظهر نماذج المحاكاة الحيوية التي تم إنشاؤها (تغطي مجموعة واسعة من الصلابة) استجابات علاجية أكثر تمثيلا عند مقارنتها بالثقافات ثنائية الأبعاد.
تشمل الأساليب الأخرى غير المتجانسة لتقليد ورم خبيث الثقافات العضوية ، والأعضاء على الرقائق ، و / أو أنظمة الزراعة المشتركة للموائع الدقيقة ، والتي تتطور إلى أنظمة معقدة لاستيعاب الزراعة المشتركة للخلايا المناعية والسرطانية ذات احتياجات ظروف الثقافة المختلفة جدا. يقدم Chakrabarti et al.9 نظاما عضويا يتضمن الخلايا التائية والخلايا النخاعية ، بالإضافة إلى خلايا سرطان المعدة الذاتية المشتقة من الإنسان في زراعة مشتركة للخلايا العضوية / المناعية والتي تعمل كنموذج قبل سريري للتنبؤ بفعالية العلاج المستهدف. يصف De Ninno et al.10 مفهوما مشابها باستخدام أنظمة الاستزراع المشترك للموائع الدقيقة المتوافقة مع القياسات الديناميكية ومتعددة المعلمات. تم وصف تصنيع الخلايا السرطانية والبذر والتصوير وتحليل الخلايا السرطانية والبيئة المكروية للأنسجة (TME) لمكانة دماغية دموية ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد (μmBBN) بواسطة Oliver et al.11. يظهر المؤلفون استخدام الذكاء الاصطناعي لتحديد الاختلافات المظهرية للخلايا السرطانية القادرة على تجاوز حاجز الدم في الدماغ ، وتعيين تلك الخلايا إمكانات نقيلية دماغية موضوعية. يمكن استخدام هذا للإجابة على الأسئلة الأساسية والانتقالية حول ورم خبيث ، والفعالية العلاجية ، ودور TME في كليهما.
بشكل جماعي ، يوفر المؤلفون المساهمون في هذه المجموعة لمجال TME والورم الخبيث مجموعة من الأساليب المبتكرة والجاهزة للاستخدام للإجابة على الأسئلة الرئيسية التي لا يمكن للثقافات أحادية النمط ثنائية الأبعاد معالجتها. في النهاية ، سيؤدي التنفيذ الواسع لهذه الأساليب إلى تحسين فهمنا للنظم البيئية للأورام ، وبالتالي المساعدة في تطوير علاجات تستهدف TME ضد الأمراض النقيلية ، وهي حالة لا تزال تمثل تحديا للعلاج ولها تأثير كبير على بقاء المرضى ونوعية حياتهم.