Przez wiele dziesięcioleci praca laboratoryjna z komórkami nowotworowymi opierała się na dwuwymiarowej hodowli tych komórek, podczas gdy w naturze nowotwór tworzy skomplikowany układ z podścieliskiem guza w przestrzeni trójwymiarowej. W ostatnich latach, dzięki opracowaniu technik biodruku 3D, udaje się coraz częściej tworzyć modele hodowlane, odtwarzające poszczególne właściwości guza nowotworowego. Dotyczy to nie tylko współdziałania składowych samego guza, ale można w ten sposób modelować np. interakcje pomiędzy nowotworem a układem odpornościowym (Staros R i wsp., Cancers 2022;14(13):3126).

Istotnie, w żywym organizmie komórki nowotworowe funkcjonują w specyficznym mikrośrodowisku, w którym wymieniają liczne sygnały fizyczne i biochemiczne z innymi komórkami i otaczającą macierzą zewnątrzkomórkową (ECM). Unikanie odporności jest klinicznie istotnym zjawiskiem, w którym komórki nowotworowe są w stanie skierować tę wymianę sygnałów przeciwko komórkom efektorowym układu odpornościowego i wytworzyć środowisko immunosupresyjne sprzyjające ich własnemu przetrwaniu. Właściwe zrozumienie tego zjawiska jest istotne dla opracowania skuteczniejszych terapii przeciwnowotworowych. Jednakże klasyczne systemy hodowli komórkowych nie są w stanie w wystarczającym stopniu odzwierciedlić dynamicznej natury i złożoności mikrośrodowiska nowotworu, aby można je było w zadowalający sposób wykorzystać w kompleksowych badaniach nad mechanizmami unikania odporności nowotworu. Z kolei biodruk 3D to szybko rozwijająca się technika wytwarzania, w której możliwe jest generowanie bardzo szczegółowych struktur składających się z wielu typów komórek i biomateriałów służących jako analogi ECM. Modele te można wykorzystać do badań interakcji między układem odpornościowym a guzem, jak również do badania skuteczności nowoczesnych terapiach komórkowych, w tym strategii opartej na chimerowych receptorach antygenowych (CAR-T lub CAR-NK). Ten nowoczesny cel przyświeca projektowi BIODRUK-CAR realizowanemu dzięki finansowaniu z Ministerstwa Edukacji i Nauki (decyzja nr 89/WFSN/2021). Wysokość dofinansowania projektu: 2 750 000,00 zł

Pierwszym etapem projektu był zakup nowoczesnej aparatury i utworzenie w Zakładzie Medycyny Regeneracyjnej Pracowni Biodruku 3D. W obecnej chwili na wyposażeniu Pracowni znajdują się następujące biodrukarki:  BIO X (firmy CELLiNK) wraz z drukarką polimerów w celu archiwizacji materiału biologicznego w technologii 3D.

Trwają prace nad opracowywaniem zaawansowanych modeli biodruku 3D różnego rodzaju nowotworów litych człowieka, w tym np. glejaków wielopostaciowych, raków jelita grubego lub jajnika. Oceniana jest zarówno morfologia tych wydruków, jak też metodami multi-omicznymi ekspresja genów i obecność białek oraz wytwarzanie czynników o działania biologicznym (np. chemokin). Wyniki prac prowadzonych w tym zakresie zostały m.in. zgłoszone do prezentacji na następujących spotkaniach naukowych:

• Ewa Bączyńska, Katarzyna Zielniok, Anna Słysz, Kinga Rusinek, Radosław Zagożdżon, Zygmunt Pojda. Hypoxia affects chemotactic secretome profile in 3D bioprinted co-cultures of glioblastoma multiforme cell lines and human mesenchymal stromal cells. CELLINK Partnership Conference, 25-27.10.2023, Portsmouth UK
• Radosław Zagożdżon, Anna Słysz, Katarzyna Zielniok, Kinga Rusinek, Nikoletta Buczek, Katarzyna Siennicka, Agata Michalak, Zygmunt Pojda. Chemotactic secretome profiling of glioblastoma multiforme cell lines and human mesenchymal stromal cells in 3D bioprinted co-cultures. IX Warszawska Konferencja Onkologiczna, 24.05.2023, Warszawa
• Anna Słysz, Katarzyna Siennicka, Agata Michalak, Kinga Rusinek, Nikoletta Buczek, Radosław Zagożdżon, Zygmunt Pojda. 3D-bioprinted constructs composed of adipose-derived stem cells (ASCs) and colon cancer cell line (HCT116) in normoxic and hypoxic conditions. The 7th Warsaw Conference on Perspectives of Molecular Oncology, 6-7.10.2022, Warsaw, Poland
• Agata Michalak, Kinga Rusinek, Anna Słysz, Katarzyna Siennicka, Nikoletta Buczek, Radosław Zagożdżon, Zygmunt Pojda. 3D bioprinted tumor models for cancer research. The 7th Warsaw Conference on Perspectives of Molecular Oncology, 6-7.10.2022, Warsaw, Poland

W następnych etapach projektu planowana jest współpraca z Warszawskim Uniwersytetem Medycznym w dziedzinie oceny skuteczności terapii CAR-T lub CAR-NK w nowoopracowanych modelach biodruku 3D. Sukces projektu przyczyni się do udoskonalenia już istniejących lub opracowania nowych strategii immunoterapeutycznych przeciwko nowotworom litym.