Модели опухолей in vitro: преимущества, недостатки, переменные и выбор подходящей платформы

Модели опухолей in vitro стали важным инструментом онкологических исследований и недорогой платформой для скрининга противоопухолевых препаратов; однако рецидивы рака остаются во многом неконтролируемыми из-за метастазирования, которое служит причиной большинства смертей, связанных с раком. Необходимость лучше понимать прогрессирование и лечение рака привела к повышению точности и физиологической релевантности моделей опухолей in vitro. В результате модели опухолей in vitro одновременно стали сложнее, а набор их выходных параметров — шире, поскольку они вышли за рамки простых скринингов на пролиферацию, инвазию и цитотоксичность и начали воспроизводить ключевые этапы метастатического каскада, такие как интравазация, экстравазация, ангиогенез, ремоделирование матрикса и опухолевая дормантность. Достижения в клеточной биологии опухолей, трехмерной культуре клеток, тканевой инженерии, биоматериалах, микрофабрикации и микрофлюидике позволили быстро создавать новые модели опухолей in vitro, которые нередко включают несколько типов клеток, материалы внеклеточного матрикса и пространственное и временное введение растворимых факторов. К числу других инноваций относится включение перфузируемых микрососудов для моделирования опухолевого сосудистого русла и интравазации и экстравазации. Стремление к персонализированной медицине усилило интерес к адаптации моделей опухолей in vitro для подбора терапии у конкретного пациента, клинического ведения и оценки метастатического потенциала. В этом обзоре рассматривается широкий спектр современных моделей опухолей in vitro и суммируются их преимущества, недостатки и пригодность для моделирования отдельных этапов метастатического каскада и лекарственной терапии.