近日，一项由华中科技大学同济医学院药学院团队开展的创新研究成功揭示了骨肉瘤的发病机制，为开发新型诊断方法提供了有力支持。这项研究的主要成果来自于对基于3D打印的复合支架的骨肉瘤模型的深入研究和探索。
该研究成果发表在ACS上：https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.3c01049
骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤，主要发生在20岁以下的青少年或儿童中，是小儿骨恶性肿瘤中最常见的类型，约占小儿肿瘤的5%。由于其发病机制复杂，目前尚缺乏有效的诊断和治疗手段。因此，对于骨肉瘤的研究一直是医学领域的重要课题。
在这项研究中，科研团队利用武汉因泰莱激光CeraBuilder 100Pro陶瓷激光3D打印机成功制备了基于3D打印的复合支架的骨肉瘤模型。这种模型能够模拟骨肉瘤的生长和扩散过程，为研究骨肉瘤的发病机制提供了有效工具。通过在模型上进行细胞培养和实验，科研团队发现支架模型在诱导脂肪酸合成、合成酶表达和经典信号通路方面具有明显优势。这些发现为深入理解骨肉瘤的发病机制提供了重要线索。
陶瓷激光3D打印机CeraBuilder 100Pro
此外，科研团队还通过代谢组学分析揭示了模型中脂质代谢的主要差异。这一发现为开发新型诊断方法提供了有力支持。通过比较支架模型与临床试验的结果，科研团队证明了其作
为潜在的替代平台的潜力，有助于加快骨肉瘤的诊断和治疗方法的研发进程。
图1所示。3d打印TCP/HAP支架的表征。 (A) 3d打印TCP/HAP支架的连续制备步骤。(B)三个支架的CAD图像(左)和照片(右);标尺100 μm。(C)不同倍率下HAP、TCP和三种支架的SEM图像。 (D) HAP、TCP和三种支架的XRD谱图。 (E)三种支架的力学性能。
图2。支架骨肉瘤模型中的细胞活力、增殖、形态和成骨细胞表型。(A)培养4天和8天后OS细胞的活/死荧光染色，标尺100 μm；(B)通过测定CCK-8的相对活性测定细胞活力。将OS细胞播种前CCK-8的OD值作为参考对照(任意设为1)。(C) MTT染色后的照片； (D)细胞骨架染色荧光图像:红色，F-actin;蓝色、核;比例尺150 μm。(E)低倍率(上，比例尺100 μm)和高倍率(下，比例尺10 μm)的SEM图像； (F) ALP染色照片；(G) BMP-2(绿色)和细胞核(蓝色)免疫染色，标尺100 μm；
图3。基于支架的OS模型的EMT和迁移潜力。(A) EMT标志物E-cadherin(白色)、vimentin(绿色)和MMP-2(红色)的免疫染色，标尺100 μm;(B)不同孵育时间(6小时至2周，比尺100 μm)后支架纤维间细胞迁移的照片; (C)短孵育(6?24 h)后的迁移距离定量; (D)高倍显微镜图像显示细胞在OS早期纤维边缘的迁移方式，比尺为50 μm。
图4。代谢介导的脂肪生成，基因表达，信号通路，以及基于支架的OS模型中的代谢物景观。 (A)游离FA测定,Western blot分析FASN; (B)和信号分子; (C)表达情况; (D) qRT-PCR分析基因表达情况; (E)显示鉴别器变化方向的热图。红色:代谢物上调。蓝色:下调代谢产物; (F)代谢组学数据聚类的PC分析; (G)差异代谢物富集分析;
图5:基于支架的OS模型的代谢特征和潜在生物标志物。 (A)基于支架的OS模型与TCPS对照的代谢物火山图; (B)以及三种基于支架的OS模型两两比较的代谢物火山图; (C)三种基于支架的OS模型两两比较中KEGG通路分析和基于DA评分的代谢组学变化通路分析; (D)DA评分捕获了一条通路中所有代谢物的平均和总体变化; (E)热图显示明显差异代谢物的清晰变化; (F)代谢偏好的聚类分析;
这项研究的成果对于骨肉瘤的研究和治疗具有重要意义:
成功制备基于3D打印的复合支架的骨肉瘤模型为研究骨肉瘤的发病机制提供了有效工具，有助于深入理解疾病的本质和发展过程;
揭示脂质代谢的主要差异为开发新型诊断方法提供了重要线索，有助于提高诊断的准确性和效率;
最后，支架模型作为潜在的替代平台，能够加速新药开发和临床试验的进程，为患者提供更好的治疗选择;
总之，这项创新研究为骨肉瘤的研究和治疗提供了有力支持。通过深入研究和探索基于3D打印的复合支架的骨肉瘤模型，科研团队揭示了骨肉瘤的发病机制和脂质代谢的主要差异，为开发新型诊断方法和新药研发提供了重要依据。我们期待未来能够看到更多类似的研究成果，为患者带来更好的治疗选择和生活质量。
