背景および目的：胆嚢癌は高度に浸潤性の消化器系悪性腫瘍であり、患者の5年生存率は10％未満です。現行の二次元（2D）細胞培養モデルは、腫瘍の三次元（3D）組織学的特徴および薬物反応を正確に反映できず、薬剤スクリーニングや機序研究の制約となっています。3Dバイオプリンティング技術は、制御可能な方法で複雑な腫瘍モデルを構築し、体内の微小環境を模倣できます。本研究は、メタクリル化ゼラチン（GelMA）を用いて3Dバイオプリンティング胆嚢癌モデルを構築し、2Dモデルとの分子特性および薬物感受性の差異を比較することを目的とします。方法：本研究では、NOZヒト胆嚢癌細胞株およびGelMAハイドロゲルバイオインクを用いて3D胆嚢癌モデルを構築し、押出式バイオプリンティング技術で腫瘍微小環境を模倣しました。3Dモデルの細胞形態および増殖活性は、顕微鏡観察、生死細胞染色、細胞計数キット-8（CCK-8）にて評価しました。RNA抽出後、Illumina NovaSeq TM 6000プラットフォームでRNAシーケンスを実施し、DESeq2による差次的発現解析を行い、一部の差次的発現遺伝子をリアルタイム蛍光定量ポリメラーゼ連鎖反応（RTFQ-PCR）で検証しました。薬物感受性検査は、ゲムシタビン（GEM）、シスプラチン（DDP）、アルブミン結合型パクリタキセル（nab-paclitaxel）、および5-フルオロウラシル（5-FU）に対する用量反応実験により行い、半数阻害濃度（IC50）を算出してモデルの薬剤感受性を評価しました。統計解析はGraphPad Prism 9.0およびR 4.4.0ソフトウェアを用い、P<0.05を統計的有意差としました。結果：3Dモデルは構造的に安定しており、細胞はハイドロゲル内で高い生存率を維持し球状集積体を形成し、増殖能は2Dモデルより有意に高かったです。トランスクリプトームシーケンスにより617個の差次的発現遺伝子を同定し、そのうち235個がアップレギュレーション、382個がダウンレギュレーションされ、主に細胞周期、炎症応答、およびサイトカインシグナル伝達経路に富んでいました。RTFQ-PCRの検証結果はRNAシーケンス結果と一致しました。薬物感受性検査では、3Dモデルは複数の化学療法剤に対するIC50値が2Dモデルより高く、臨床腫瘍の耐性特性に近いことが示唆されました。結論：本研究は3Dバイオプリンティング胆嚢癌モデルを構築しました。2D培養と比較して3DモデルはGEM、DDP、nab-paclitaxel、5-FUに対する感受性が低くIC50が高く、臨床固形腫瘍の耐性特性とより整合しています。したがって、3Dモデルは臨床薬剤耐性および低感受性の模倣に優れ、耐性機序の研究や候補薬物・併用療法のスクリーニング検証に有用です。

胆嚢癌;三次元バイオプリンティング;GelMAハイドロゲル;トランスクリプトミクス;薬物感受性;in vitroモデル