治療癌癥已有數百年歷史，研究人員在學習如何預防，診斷，治療這個世界上最大的殺手，在更復雜細節方面取得了重大進展。從成功的免疫療法到精密醫學的日益增長的作用，這些重大進展正在幫助臨床醫生挽救生命。但是，每年約有1400萬新病例，近1000萬人死亡，很難說抗癌斗爭已接近勝利。此外，專家認為，一旦癌癥從人體內的一個部位擴散或轉移到另一個部位，存活的機會就降低到10％，這使其成為該病最致命的特征。

到目前為止，系統轉移的管理一直缺乏進展，但是勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家開發了一種獨特的方法，他們相信這將有助于臨床醫生和研究人員預測癌癥在個體患者中的傳播。通過將生物3D打印技術與先進的計算流程模擬結合，一個專家組認為，它們為開發預測能力以了解腫瘤細胞附著在血管上奠定了基礎，這是癌癥轉移過程中繼發性腫瘤形成的第一步。

使用犧牲墨水方法對具有復雜幾何形狀的內皮化血管床進行生物打印。（圖片由克萊爾·羅伯森/ LLNL提供）

根據該研究的主要研究者和LLNL生物打印的脈管系統裝置的首席研究員LLNL生物醫學工程師Monica Moya的說法，腫瘤細胞傾向于從原發腫瘤中逃逸并穿過脈管系統，最終它們附著在血管壁上，并通過內皮進入組織并像土壤中的種子一樣生長，通常在血管中的叉子等區域。但是，通過結合生物工程學和計算方法來分析循環腫瘤細胞（CTC）行為以及細胞與血管內皮細胞（位于血管內表面的細胞層）結合的物理原理，該團隊提供了新的見解基本的CTC流動動力學和附著行為。

“計算建模絕對是一個有用的工具，但是您仍然需要將其與實際情況進行基準比較。” Moya說， “通過這種方法，我們可以根據驗證模型的需要，使生物學變得簡單而干凈，并且可以增加生物學和計算模型的復雜性。物理學在生物學中很重要，本文確實為您提供了如何使用這些體外模型和模擬的框架，以梳理生物學和物理學的貢獻，并確實為該領域所缺乏的力量提供了力量。 ”

CTC的附著位點顯示脫細胞（B）和內皮化（A）通道之間的差異。

與內皮化相比，完整的無細胞血管床表現出更大的CTC負擔。 （圖片由克萊爾·羅伯森/ LLNL提供）

研究人員說，在腫瘤細胞以生理流速循環之后，勞倫斯研究員克萊爾·羅伯森（Claire Robertson）致力于早期乳腺癌模型的開發，繪制了6000多個粘附在血管壁上的細胞，并將其與局部生物物理學進行了比較。然后，將這些實驗結果與復制從3D地圖收集的幾何圖形的3D計算仿真進行比較，以重現生物打印血管的精確幾何圖形，從而能夠對附著條件進行高精度的流體動力學分析。

點評：這種新方法可以使研究人員將驅動器官轉移定殖的生物學和物理作用分離開來。研究人員預計，該模擬將用于預測腫瘤擴散的位置，從而有針對性地篩查高危患者并針對最脆弱的地區進行治療性干預。根據Moya的說法，這可以為臨床醫生提供另一種治療患者的方法，使他們可以使用MRI來模擬循環腫瘤細胞可能卡住的位置，從而集中精力集中精力以大大提高治療效果。