2021-08-26: Israëlische ‘Science doorbraak’ in de strijd tegen gevaarlijkste vorm van hersenkanker – Isr.‘scientific breakthrough’ in the battle against most dangerous type of brain cancer

Nederlands + English

NEDERLANDS

Hij zei: “Als jullie de woorden van de HEER, jullie God, ter harte nemen, als jullie doen wat goed is in Zijn ogen en al Zijn geboden en wetten gehoorzamen, zal Ik jullie met geen van de kwalen treffen waarmee Ik Egypte heb gestraft. Ik, deHEER, ben het die jullie geneest.” Exodus 15:26 (NBV )

Door: Israel365 News – JUDY SIEGEL-ITZKOVICH

Met behulp van een 3D-printer hebben onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv (TAU) een complete actieve en levensvatbare hersentumor geproduceerd met een complex systeem van bloedvatachtige buizen waardoor bloedcellen en medicijnen kunnen stromen. Deze simulatie van een echte tumor van het meest dodelijke type werd beschreven als een doorbraak door Prof. Ronit Satchi-Fainaro van de Sackler Faculty of Medicine en Sagol School of Neuroscience en directeur van het Cancer Biology Research Center die de studie leidde.

De 3D-bio-geprinte modellen zijn gebaseerd op monsters van patiënten, rechtstreeks genomen uit operatiekamers in het Tel Aviv Sourasky Medical Center. De resultaten van de nieuwe studie werden vandaag gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Science Advances onder de titel ” Micro-engineered perfusable 3D-bioprinted glioblastoma model for in-vivo 2 mimicry of tumor microenvironment.”

Veel medicijnen laten veelbelovende resultaten zien in laboratoriumonderzoek, maar falen uiteindelijk in klinische onderzoeken. “We veronderstellen dat een van de belangrijkste redenen voor deze translationele kloof is dat de huidige kankermodellen ontoereikend zijn. De meeste modellen missen de tumorale stromacellen en hun interacties, die essentieel zijn voor tumorprogressie, “zei het team. In samenwerking met het hoofd van het Cancer Research and Nanomedicine Laboratory en de directeur van TAU’s 3D-BioPrinting for Cancer Research Initiative, werd de nieuwe technologie ontwikkeld door doctoraalstudent Lena Neufeld, (winnaar van de prestigieuze Dan David Fellowship) samen met andere onderzoekers van Satchi-Fainaro’s lab waaronder Eilam Yeini, Noa Reisman, Yael Shtilerman, Dr. Dikla Ben-Shushan, Sabina Pozzi, Dr. Galia Tiram, Dr. Anat Eldar-Boock en Dr. Shiran Farber.

“Glioblastoom is de meest dodelijke kanker van het centrale zenuwstelsel, verantwoordelijk voor de meeste hersentumoren”, zegt Satchi-Fainaro. “In een eerdere studie identificeerden we een eiwit genaamd P-Selectin,dat wordt geproduceerd wanneer glioblastoma-kankercellen microglia tegenkomen, cellen van het immuunsysteem van de hersenen. We ontdekten dat dit eiwit verantwoordelijk is voor een storing in de microglia, waardoor ze de dodelijke kankercellen ondersteunen in plaats van aan te vallen, waardoor de kanker zich kan verspreiden.”

Ze vervolgde echter: “we hebben het eiwit geïdentificeerd in tumoren die tijdens de operatie zijn verwijderd, maar niet in glioblastoomcellen die zijn gekweekt op 2D-plastic petrischalen in ons laboratorium. De reden is dat kanker zich, net als alle weefsels, op een plastic oppervlak heel anders gedraagt dan in het menselijk lichaam. Ongeveer 90% van alle experimentele medicijnen faalt in de klinische fase omdat het succes dat in het laboratorium wordt behaald, zich niet herhaalt bij patiënten.”

Om dit probleem aan te pakken, creëerde het onderzoeksteam het eerste 3D-bio-geprinte model van een glioblastoma-tumor, dat 3D-kankerweefsel omvat omringd door extracellulaire matrix die via functionele bloedvaten communiceert met zijn micro-omgeving.

“Het zijn niet alleen de kankercellen”, legt Satchi-Fainaro uit. “Het zijn ook de cellen van de micro-omgeving in de hersenen, de astrocyten, microglia en bloedvaten die verbonden zijn met een microfluïdisch systeem, een systeem dat ons in staat stelt om stoffen zoals bloedcellen en medicijnen af te leveren aan de tumorreplica. Elk model wordt afgedrukt in een bioreactor die we in het laboratorium hebben ontworpen, met behulp van een hydrogel die is bemonsterd en gereproduceerd uit de extracellulaire matrix die van de patiënt is genomen, waardoor het weefsel zelf wordt gesimuleerd.

De fysieke en mechanische eigenschappen van de hersenen verschillen van die van andere organen zoals de huid, borst of bot. Borstweefsel bestaat voornamelijk uit vet, botweefsel bestaat voornamelijk uit calcium; elk weefsel heeft zijn eigen eigenschappen, die van invloed zijn op het gedrag van kankercellen en hoe ze reageren op medicijnen. Het kweken van alle soorten kanker op identieke plastic oppervlakken is geen optimale simulatie van de klinische setting, vervolgde ze.

Na het succesvol afdrukken van de 3D-tumor, toonde het team aan dat, in tegenstelling tot kankercellen die groeien op petrischalen, het 3D-bio-geprinte model het potentieel heeft om effectief te zijn voor een snelle, robuuste en reproduceerbare voorspelling van de meest geschikte behandeling voor een specifieke patiënt.

“We hebben bewezen dat ons 3D-model op drie verschillende manieren beter geschikt is voor het voorspellen van de effectiviteit van behandelingen, het ontdekken van doelwitten en de ontwikkeling van geneesmiddelen. De innovatieve aanpak, zeiden ze, zal het mogelijk maken om nieuwe medicijnen te ontwikkelen en nieuwe doelwitten voor medicijnen te ontdekken in een veel sneller tempo dan nu. Ze hopen dat deze technologie in de toekomst gepersonaliseerde geneeskunde voor patiënten zal vergemakkelijken.

“Als we een monster nemen van het weefsel van een patiënt, samen met zijn extracellulaire matrix, kunnen we van dit monster 100 minuscule tumoren 3D-bioprinten en veel verschillende medicijnen in verschillende combinaties testen om de optimale behandeling voor deze specifieke tumor te ontdekken. Als alternatief kunnen we tal van verbindingen testen op een 3D-bio-geprinte tumor en beslissen welke het meest veelbelovend is voor verdere ontwikkeling en investering als potentieel medicijn. Maar misschien is het meest opwindende aspect het vinden van nieuwe medicamenteuze doeleiwitten en genen in kankercellen, een zeer moeilijke taak wanneer de tumor zich in de hersenen van een menselijke patiënt of testdier bevindt. Onze innovatie geeft ons ongekende toegang, zonder tijdslimieten, tot 3D-tumoren die het klinische scenario beter nabootsen, waardoor optimaal onderzoek mogelijk is,” concludeerde ze.

****************************************

ENGLISH:

He said, “If you will heed Hashem your God diligently, doing what is upright in His sight, giving ear to His commandments and keeping all His laws, then I will not bring upon you any of the diseases that I brought upon the Egyptians, for I Hashem am your healer.” Exodus 15:26 (The Israel BibleTM)

By: Israel365 News – JUDY SIEGEL-ITZKOVICH

Using a 3D printer, Tel Aviv University (TAU) researchers have produced a complete active and viable brain tumor with a complex system of blood vessel-like tubes through which blood cells and drugs can flow. This simulation of a real tumor of the most deadly type was described as a breakthrough by Prof. Ronit Satchi-Fainaro of the Sackler Faculty of Medicine and Sagol School of Neuroscience and director of the Cancer Biology Research Center who led the study.

The 3D-bioprinted models are based on samples from patients, taken directly from operating rooms at the Tel Aviv Sourasky Medical Center. The new study’s results were published today in the prestigious journal Science Advances under the title “Micro-engineered perfusable 3D-bioprinted glioblastoma model for in-vivo 2 mimicry of tumor microenvironment.”

Many drugs show promising results in laboratory research, but eventually fail in clinical trials. “We hypothesize that one main reason for this translational gap is that current cancer models are inadequate. Most models lack the tumor-stromal cell interactions, which are essential for tumor progression,” the team said. Working with the head of the Cancer Research and Nanomedicine Laboratory and the director of TAU’s 3D-BioPrinting for Cancer Research Initiative, the new technology was developed by doctoral student Lena Neufeld winner of the prestigious Dan David Fellowship) together with other researchers at Satchi-Fainaro’s lab including Eilam Yeini, Noa Reisman, Yael Shtilerman, Dr. Dikla Ben-Shushan, Sabina Pozzi, Dr. Galia Tiram, Dr. Anat Eldar-Boock and Dr. Shiran Farber.

“Glioblastoma is the most lethal cancer of the central nervous system, accounting for most brain malignancies,” said Satchi-Fainaro. “In a previous study, we identified a protein called P-Selectin, produced when glioblastoma cancer cells encounter microglia – cells of the brain’s immune system. We found that this protein is responsible for a failure in the microglia, causing them to support rather than attack the deadly cancer cells, helping the cancer spread.”

However, she continued, “we identified the protein in tumors removed during surgery, but not in glioblastoma cells grown on 2D plastic petri dishes in our lab. The reason is that cancer, like all tissues, behaves very differently on a plastic surface than it does in the human body. About 90% of all experimental drugs fail at the clinical stage because the success achieved in the lab is not reproduced in patients.”

To deal with this problem, the research team created the first 3D-bioprinted model of a glioblastoma tumor, which includes 3D cancer tissue surrounded by extracellular matrix that communicates with its microenvironment via functional blood vessels.

“It’s not only the cancer cells,” explained Satchi-Fainaro. “It’s also the cells of the microenvironment in the brain – the astrocytes, microglia and blood vessels connected to a microfluidic system – a system that enables us to deliver substances like blood cells and drugs to the tumor replica. Each model is printed in a bioreactor we have designed in the lab, using a hydrogel sampled and reproduced from the extracellular matrix taken from the patient, thereby simulating the tissue itself.”

The physical and mechanical properties of the brain are different from those of other organs like the skin, breast or bone. Breast tissue consists mostly of fat, bone tissue is mostly calcium; each tissue has its own properties, which affect the behavior of cancer cells and how they respond to medications. Growing all types of cancer on identical plastic surfaces is not an optimal simulation of the clinical setting, she continued.

After successfully printing the 3D tumor, the team showed that unlike cancer cells growing on petri dishes, the 3D-bioprinted model has the potential to be effective for rapid, robust and reproducible prediction of the most suitable treatment for a specific patient.

“We proved that our 3D model is better suited for prediction of treatment efficacy, target discovery and drug development in three different ways. The innovative approach, they said, will make it possible to develop new drugs and discover new drug targets at a much faster rate than today. They hope that in the future, this technology will facilitate personalized medicine for patients.

“If we take a sample from a patient’s tissue, together with its extracellular matrix, we can 3D-bioprint from this sample 100 tiny tumors and test many different drugs in various combinations to discover the optimal treatment for this specific tumor. Alternately, we can test numerous compounds on a 3D-bioprinted tumor and decide which is most promising for further development and investment as a potential drug. But perhaps the most exciting aspect is finding novel druggable target proteins and genes in cancer cells – a very difficult task when the tumor is inside the brain of a human patient or model animal. Our innovation gives us unprecedented access, with no time limits, to 3D tumors mimicking better the clinical scenario, enabling optimal investigation,” she concluded.