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胰腺导管腺癌 (PDAC) 具有高度侵袭性和致命性。它是最常见的胰腺癌类型，占病例的 90%;它还具有很高的转移率，平均五年生存率不到10%。

人们认为，紧靠其肿瘤细胞周围的致密、坚硬的基质在 PDAC 疾病进展中起着重要作用。除了影响胰腺组织纤维化外，它还限制了抗癌药物对肿瘤的可及性和有效性，并增强了 PDAC 癌细胞表面突起的促进作用，增加了转移的可能性。

由于 PDAC 肿瘤周围各种基质成分的复杂性和交互性，很难设计出完全准确且具有代表性的研究模型。然而，Terasaki 生物医学研究所 (TIBI) 的科学家最近设计了一种先进的胰腺肿瘤模型，可以更准确地描述 PDAC 肿瘤进展，并可以测试其坚硬的纤维基质对胰腺组织纤维化的影响。

PDAC 肿瘤周围 80% 的微环境由支持性纤维结缔组织基质组成，该基质主要由胶原蛋白和细胞成分组成，例如胰腺癌细胞、免疫细胞和产生胶原蛋白的癌症相关成纤维细胞 (CAF) . 所有这些成分相互作用影响胰腺肿瘤的进展。

TIBI 团队的方法使用胰腺癌细胞和 CAF 形成称为球状体的三维细胞聚集体，并将这些球状体嵌入混合水凝胶制剂中。这种混合混合物包含在 PDAC 矩阵中升高的成分，并且可以通过实验调整到不同程度的刚度。这种模型可以密切模拟 PDAC 组织，并提供一种测试组织硬度和其他因素对肿瘤进展的影响的方法。

在随后使用他们的模型进行的测试中，科学家们能够观察到 CAF 对细胞间相互作用的影响，这体现在含有 CAF 的球状体的形状更紧凑。这些影响反过来又促进了胰腺癌细胞的生存能力。

额外的实验证明了不同水平的基质刚度对 PDAC 疾病进展的影响。研究人员将他们的混合水凝胶调整到代表健康状态、中等刚度矩阵和超硬、晚期癌变状态矩阵的刚度水平。然后，他们测量了受这些刚度水平的机械效应影响的球状体产生的生物标志物。

当混合水凝胶被调整到超水平基质刚度时，这些生物标志物，无论是肿瘤进展的启动子还是指标，都会以高水平产生。此外，还发现通过添加 TGF-β(一种在癌症进展中起关键作用的生长因子)，可以提高具有中等基质刚度的混合水凝胶中的这些生物标志物水平。

实验结果表明，TGF-β 对中等基质刚度水平组织的肿瘤进展的影响可以超越控制超水平基质刚度肿瘤进展的机械影响。

TIBI 董事兼首席执行官 Ali Khademhosseini 博士说：“在胰腺导管腺癌等具有独特侵袭性和难以治疗的疾病中，我们了解影响其进展的相互作用因素至关重要。” “像我们这里一样设计先进的生理模型是实现这一目标的重要一步，可能会导致个性化建模和急需的药物测试应用程序的发展。”