The potential role of the three-dimensional-bioprinting model in screening and developing drugs

Recently,we have read with great interest the original article used different spatial configuration models of colorectal cancer(CRC)for validating the antitumor efficacy with Diiminoquinone.We feel obliged to provide new insight into the drug screening models by integrating and analyzing the original method and result.These comments may provide comprehensive insights into threedimensional drug screening models and the difference between pathologic subtypes in CRC.

基于大数据挖掘下多重耐药菌风险评估的研究价值

目的 基于大数据构建多重耐药菌感染的风险预测模型,并对其应用价值进行评估。方法 收集2018年1月至2022年12月于新疆医科大学第五附属医院诊治的405例患者,根据是否发生多重耐药菌(multidrug-resistant organisms,MDRO)感染分为非MDRO组(n=324)和MDRO组(n=81),比较并分析各指标与MDRO发生风险的相关性。构建大数据风险预测模型,分析各指标重要性,验证其准确性。结果 MDRO组合并糖尿病、原发肺部感染的患者比例,机械通气、广谱抗菌药物使用时间及降钙素原水平显著高于非MDRO组,而血红蛋白、白蛋白水平显著低于非MDRO组(均P <0.05);相关性分析显示,合并糖尿病、原发肺部感染等因素与MDRO风险的相关性较高,且合并糖尿病与原发肺部感染及联合使用抗生素等指标间相关性较高;大数据模型示抗生素使用时间、吞咽功能障碍等因素重要性较高,而血红蛋白及白蛋白重要性较低;大数据模型预测MDRO发生风险的AUC显著高于Logistic回归模型(Z=2.415,P=0.016),两种预测模型的训练集预测准确率差异无统计学意义(P>0.05);但测试集大数据模型预测准确率、敏感度及特异度均显著高于Logistic回归模型(χ^(2)=9.062,5.385,4.267;均P<0.05)。结论 合并糖尿病、原发肺部感染及联合使用抗生素等因素与MDRO发生风险具有一定相关性,基于MDRO危险因素指标的大数据模型对MDRO发生风险具有较高预测价值。

高级别浆液性卵巢癌类器官模型的建立及鉴定

目的 建立并鉴定高级别浆液性卵巢癌类器官模型。方法 选取行卵巢癌细胞减灭术的10例高级别浆液性卵巢癌患者的卵巢癌组织,将卵巢癌组织消化成单细胞,在基质胶中培养7天,构建高级别浆液性卵巢癌类器官模型。比较类器官与原发肿瘤的形态学特征、免疫组化特征和苏木精-伊红(HE)染色结果。结果 10例患者的高级别浆液性卵巢癌类器官模型均成功构建。光学显微镜显示类器官数量可观,形态呈类圆形3D立体结构。HE染色显示,在高倍镜下,类器官细胞核异型性明显,局部区域形成微乳头状结构。免疫组化显示黏蛋白16(MUC16)强阳性,p53弥漫性强阳性,类器官与原发肿瘤的免疫组化染色情况一致。结论 体外成功构建的高级别浆液性卵巢癌类器官模型具有明显的上皮性特征,与原发肿瘤高度相似,可用于卵巢癌的药物筛选和基础研究建模。

脑类器官在再生医学中的研究进展

脑类器官是一种基于人多能干细胞的三维体外模型,能够模拟人脑的细胞异质性、结构和功能。再生医学是一个多学科交叉的领域,致力于应用工程学和生物学手段修复因年龄、疾病或外伤而受损的组织或器官。脑类器官技术作为再生医学领域的一种重要手段,具有广阔的应用前景和重要的科学意义。近年来,利用组织工程和诱导因子分化技术,研究人员成功构建出不同脑区的脑类器官模型,可用于模拟脑损伤或修复病变组织。本文将系统介绍包括大脑皮层、海马、纹状体、中脑、丘脑及下丘脑、小脑和视网膜在内的脑区特异类器官构建技术的最新进展,总结其在再生医学领域中的应用,并概括当前脑类器官应用面临的挑战,如异质性大、缺乏脉管系统和成熟度较低等。这将加深对人类大脑的理解,并增强脑类器官在基础研究和临床研究中的进一步应用。

基于生物三维打印的体外药筛模型构建

以生物三维打印技术为基础,构建了一种体外三维模型药物筛选模型,并采用双向温控喷头挤出式的打印方式完成模型打印,将构成血脑屏障的两种细胞与天然水凝胶混合后层层打印,从而得到体外药筛模型。通过检测模型的弹性模量、微观结构及细胞特异性蛋白的表达,在功能上与空白对照组及二维细胞组进行对比。结果表明,相较于空白组及二维细胞培养组,打印完成的体外药筛模型弹性模量稳定,内部形成适合细胞生长的多孔结构,证明具有较好的生物相容性与结构稳定性,对于胰岛素分子的筛选中有着显著优势。

人源性胰母细胞瘤异种移植模型的构建与验证

目的研究构建合适的动物模型用于胰母细胞瘤(PBL)的化疗药物筛选及新药评估。方法将手术切除的PBL肿瘤组织碎块移植到免疫缺陷的小鼠皮下组织,待移植瘤生长至1500 mm^(3)时进行瘤体传代及保存。使用HE染色、免疫组织化学及PCR法对成功建立的PBL患儿起源的异种移植(PDX)模型进行人源性鉴定。结果HE染色显示小鼠PDX中的肿瘤组织及细胞和患儿肿瘤细胞形态基本相同,免疫组化结果显示β-连环蛋白(β-Catenin)、细胞角蛋白7(CK7)和细胞角蛋白19(CK19)在PDX模型组织与人属源性肿瘤组织中有相同的免疫学特征。PCR分析显示PDX组织和原发肿瘤组织具有相同的个体来源。结论所建立胰母细胞瘤来源PDX高度保留了原发胰母细胞瘤的生长模式及蛋白表达特性,为胰母细胞瘤患者的基础研究和临床用药指导提供了重要的实验模型工具,给推动疾病机制探索及制定个性化治疗方案提供了科学依据。

脑类器官在药物研发中的研究进展

近年来,随着再生医学与组织工程学的飞速发展,脑类器官作为一种创新的体外模型系统,逐渐成为神经科学研究和药物研发领域的热点。脑类器官通过模拟人类大脑的复杂结构和功能,在体外重现了大脑发育的关键过程,为理解神经系统疾病机制、评估药物疗效及毒性提供了前所未有的平台。本文综述了脑类器官技术的最新进展,特别是其在药物研发中的应用,并探讨了该领域面临的挑战与未来发展方向。

类器官芯片在临床医学中的应用进展

类器官芯片是利用先进的微流控技术模拟体内循环系统的状态下培养活细胞的技术,更好地重现人体内生理及病理过程,为生长发育、疾病状态和药物筛选等提供可靠及重复性高的临床前模型。它可以有效解决传统的2D细胞、动物和类器官模型无法良好复现人体内生理及病理过程,预测药物等治疗能力较差的问题。类器官芯片中的活细胞可以来源于人多能干细胞,健康或患者成体干细胞等。本文重点探讨类器官及类器官芯片发展过程,制造类器官芯片材料的分类及现有新型技术,类器官芯片细胞培养中所遇到的问题及类器官芯片目前在临床医学上的应用。类器官芯片作为一种新兴的融合技术具有无限应用前景,但其也面临着诸多的挑战,如技术和材料上的问题。

骨髓增生异常综合征在斑马鱼中的研究进展

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)是一种常见的血液疾病,其发病率呈现逐年上升的趋势。斑马鱼作为一种生物医学研究的模式生物,广泛应用于各类疾病的研究中。本文关注了近年来血液疾病在斑马鱼中的研究,MDS在小鼠、大鼠和斑马鱼中的研究及动物模型的应用,揭示了斑马鱼模型在其中发挥的重要作用。

利用单细胞测序和转录组测序建立结直肠癌免疫细胞的9基因预后模型

背景与目的:结直肠癌(colorectal carcinoma,CRC)是一种常见的恶性肿瘤,其发病率和死亡率仅次于胃癌和食管癌,在消化系统恶性肿瘤中居第二位。越来越多的证据表明,免疫细胞在CRC的发生、发展中发挥着重要作用。本研究旨在构建一个与免疫细胞相关的基因的预后模型,以预测CRC患者的预后并进行精准管理。方法:从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库和癌症基因图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库下载结直肠癌的单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)和普通转录组测序(RNA sequencing,RNA-seq)数据以及临床信息,提取免疫细胞亚型的差异基因,通过Cox回归和LASSO回归分析在TCGA数据中筛选出与预后相关的基因,同时使用GSE39582和GSE41258进行外部验证。基于预后模型进行化疗药物敏感性分析、免疫治疗效果分析、风险评分相关的通路分析以及临床相关性分析。采用实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RTFQ-PCR)和免疫组织化学检测验证模型基因在10例经术后病理学检查的新鲜冷冻结直肠癌样本和细胞系中的表达水平,样本采集均已获得复旦大学附属肿瘤医院伦理委员会的批准(伦理编号:050432-4-2108*)。结果:本研究根据scRNA-seq数据集(GSE161277)定义了16个细胞群,并通过R包celldex将这些群标记为不同的细胞类型。然后对免疫细胞亚型进行差异分析,共获得了374个差异表达基因。通过单因素Cox和LASSO回归分析,本研究在CRC中构建了一个9基因风险预后模型。该风险模型表现出对预后的可靠预测效果,对预测抗肿瘤药物敏感性、免疫治疗效果、潜在分子机制及临床特征等方面起重要作用,高风险分数的患者从免疫疗法中受益概率较低。结论:我们基于CRC肿瘤微环境中免疫细胞的异质性构建了一个包含9个基因的风险预后模型,并据此预测了CRC患者的生存和治疗效果。

PDX模型在肿瘤医学中的应用进展

癌症威胁着全球人类的生命和健康,其发病率和死亡率仅次于心血管疾病,一直是人们关注的焦点。良好的动物模型不仅可用于研究癌症的发生发展和生物学机制,还可用于抗癌药物的筛选和基因治疗。近年来,患者来源的异种移植(patient-derived xenograft, PDX)模型因其能够保留原发肿瘤的微环境和组织学特性而成为研究热点。对PDX动物模型的建模方法以及在肿瘤医学中的应用进行归纳总结,并分析其局限性,以期为PDX模型在肿瘤治疗领域中的应用提供重要参考。

基于动物模型的药物筛选数据库的建立

目的 系统梳理并整合基于细胞/动物模型开展的药物筛选(简称药筛)和药物评价相关文献,提取关键字段,构建动物模型药筛数据库。方法 制定动物模型药筛数据采集表及采集规范,按照检索策略检索动物模型药筛文献,提取关键文字及数据信息,对药筛实验数据进行预处理、整合、分析和可视化展示。结果 动物模型药筛数据库以基于细胞/动物模型的药物评价实验为主,涵盖基本信息、实验分组、实验方法、动物表型及药物评价信息,并对表型信息进行可视化展示。共获得691套动物模型药筛实验数据,可实现动物模型药筛实验数据的集成共享。结论 构建以细胞/动物水平实验数据为主的动物模型药筛数据库,为药物筛选提供数据支持,促进数据驱动下的生物医药创新研究与新药研发。

3D肿瘤支架的研究进展及其在药物筛选中的应用

3D肿瘤支架作为新兴的肿瘤细胞培养平台,能够重现肿瘤组织的3D结构,提供仿生微环境和降低肿瘤细胞的药物敏感性,在肿瘤生理学研究和肿瘤耐药机制研究中具有独特优势。综述了3D肿瘤支架的类型及其优缺点,从模拟肿瘤-间质细胞相互作用和肿瘤内部梯度缺氧环境两方面介绍了3D肿瘤支架模拟肿瘤微环境的研究进展,并对3D肿瘤支架在药物筛选中的应用进行分析。揭示了肿瘤支架在研究肿瘤耐药性机制、开发新型抗肿瘤药物,以及作为个性化肿瘤治疗临床前平台中的重要作用。最后对肿瘤支架的构建和应用提出设想和展望,旨在为构建高仿真肿瘤模型,研究肿瘤的异质性和肿瘤治疗方法提供参考。

斑马鱼作为骨质疏松症动物模型的研究与进展

骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是一种以低骨量和骨结构的破坏为特征的疾病,导致骨强度受损和骨折风险增加[1]。因其复杂而广泛的致病因素和逐年上涨的患病率,选择合适的动物模型来明确OP的致病机制以及快速有效的筛选潜在治疗药物是非常有必要的。本文就斑马鱼作为OP动物模型的优点、应用以及造模方法进行系统综述,以期为使用动物模型探究OP的机制及新药的研究提供新的思路。

骨三维药物筛选模型的特性、功能及应用

背景:临床上骨骼相关疾病药物的开发是个漫长的过程,传统的二维模型药物筛选的效果已经不能满足需求,改进研发的各种三维模型均有其优缺点和相关应用,但到目前为止还没有一个理想的实验模型可以用于所有骨骼相关疾病的药物筛选。目的:综述近几年相关文献,总结骨二维模型和三维模型的基本特性以及对细胞功能的可能影响,重点综述目前常见的骨三维模型以及其在实际骨骼系统疾病中的药物筛选应用,以期为将来骨三维模型在药物筛选中的应用和改进提供一定帮助。方法:检索PubMed数据库中的相关英文文章,英文检索词为“bone,skeleton,three-dimensional models,models,drug screening,drug selection”;检索中国知网及万方数据库相关中文文献,中文检索词为“骨、骨骼、模型、三维模型、药物筛选”,并结合文献追溯法查找部分文献进行综述分析。结果与结论:①骨二维模型和三维模型的物理特性不同,二维模型基质一般是固定的,三维模型基质则是可调节的,二者对细胞的功能方面影响不同。②骨二维模型的构建和生产较为容易,但其缺乏典型的三维微观结构,缺少与周围细胞及细胞外基质的相互联系,因此只能适应于细胞水平研究。③骨二维模型和三维模型培养的骨组织有生物学差异,二维状态下骨细胞或者诱导成骨细胞都是扁平状的,而三维模型更接近骨组织的自然细胞外基质的结构,能更准确地表现药物反应。④目前常见的骨三维模型包括细胞球、水凝胶、生物反应器和微流体芯片等,它们的构建方法不同,在药物筛选方面各有优势。⑤目前常见的骨三维模型已经应用于骨骼相关疾病的药物筛选,不同疾病对不同三维模型的需求不同,例如在骨质疏松症的药物筛选中,支架和水凝胶的可降解和可持续性更能达到药物筛选的效果。

卵巢癌类器官及重建肿瘤微环境的研究进展

卵巢癌是一种早期诊断率低、复发及耐药率高、具有较高致死率的妇科疾病。由于传统的卵巢癌细胞系和动物模型不能准确保留原肿瘤组织的组织学及基因特征,且建模效率低、时间长以及受到医学伦理约束等方面的局限性,这些传统模型尚不能满足卵巢癌的早期诊断和治疗领域的强烈需求。近年来,卵巢癌类器官模型能够高度还原原始肿瘤组成、形态发育、分子特征及基因信息,现已逐渐成为研究卵巢癌的新型研究模型工具,但是模拟卵巢癌的整个肿瘤微环境特征还是具有挑战性的。故本文对卵巢癌类器官的最新研究进展进行综述,并探讨重建卵巢癌微环境相关的动态共培养3D模型等优化模型,为探索卵巢癌的研究平台及治疗提供更多的助力。

肿瘤患者个体化治疗药物筛选技术研究进展

目前,我国肿瘤发病率逐年攀升,每年新发肿瘤患者数目已居世界首位。现今肿瘤常规治疗方法为手术联合放化疗、靶向治疗和免疫治疗,但不同肿瘤患者对化疗药物敏感性存在巨大差异,故通过体外药物敏感性筛选技术筛选患者最为敏感的药物,从而指导患者个体化用药尤为重要。目前肿瘤患者个体化用药筛选技术较多,每项技术各有优缺点,本文对常用的几种技术的应用进行综述,为肿瘤患者个体化用药技术的筛选提供参考。

抗血管生成药物筛选及其新模型——斑马鱼

目前抗血管生成疗法成为抗肿瘤研究的热点之一,抗血管生成药物筛选也已成为发现新型抗肿瘤药物的重要手段。筛选模型在药物筛选过程中起着关键性作用。本文评述了筛选抗血管生成类药物常用的分子、细胞、组织器官和整体动物等水平的筛选模型,并介绍了新的活体动物模型——模式生物斑马鱼。

基于报告基因的雌激素受体α亚型配体筛选模型的建立和应用

目的 建立基于报告基因的雌激素受体α亚型配体的筛选模型 ,用此模型对收集到的化合物进行筛选 ,以发现具有新结构的雌激素受体配体。方法 构建诱导性表达载体并转染入ERα +HepG2细胞中 ,筛选报告基因CAT表达受雌二醇诱导的阳性克隆。采用ELISA法检测化合物对CAT表达的影响 ,体外细胞存活实验对化合物进行功能性检测。结果 ERα +HepG2细胞中CAT的表达受雌二醇的诱导并呈现剂量依赖关系。化合物三羟基二苯乙烯诱导CAT表达的最大活性为雌二醇的 1 75倍。结论 利用此模型通过测定CAT基因的诱导表达水平可筛选得到新结构的雌激素受体配体。

基于STAT3转录调节的筛药模型的建立

目的 依据造血生长因子信号转导途径中重要转录因子STAT3的转录调节作用建立基于报告基因的靶向STAT3转录调节的筛药模型 ,用此模型筛选具有G CSF样活性的化合物。方法 构建诱导性表达载体 pTKS3 CAT并转染入表达G CSF受体的NFS 6 0不依赖细胞 ,筛选报告基因CAT表达受rhG CSF诱导的阳性克隆 ,采用ELISA法检测化合物对CAT表达活性的影响。同时 ,对模型的特异性和灵敏性进行检测。结果 在转染有重组质粒的NFS 6 0不依赖细胞中 ,CAT表达受rhG CSF诱导并呈剂量依赖关系 ,EC50 等于 0 0 44nmol·L-1,而rhEPO不能诱导CAT表达。结论 以上模型的CAT基因表达活性能够被其特异性配体强诱导表达 ,利用此模型在 96孔板上用ELISA法测定CAT基因的诱导表达水平可筛选具有G CSF样活性的化合物。