Despite extensive research and aggressive therapies, glioblastoma (GBM) remains a central nervous system malignancy with poor prognosis. The varied histopathology of GBM suggests a landscape of differing microenvironments and clonal expansions, which may influence metabolism, driving tumor progression. Indeed, GBM metabolic plasticity in response to differing nutrient supply within these microenvironments has emerged as a key driver of aggressiveness. Additionally, emergent biophysical and biochemical interactions in the tumor microenvironment (TME) are offering new perspectives on GBM metabolism. Perivascular and hypoxic niches exert crucial roles in tumor maintenance and progression, facilitating metabolic relationships between stromal and tumor cells. Alterations in extracellular matrix and its biophysical characteristics, such as rigidity and topography, regulate GBM metabolism through mechanotransductive mechanisms. This review highlights insights gained from deployment of bioengineering models, including engineered cell culture and mathematical models, to study the microenvironmental regulation of GBM metabolism. Bioengineered approaches building upon histopathology measurements may uncover potential therapeutic strategies that target both TME-dependent mechanotransductive and biomolecular drivers of metabolism to tackle this challenging disease. Longer term, a concerted effort integrating in vitro and in silico models predictive of patient therapy response may offer a powerful advance toward tailoring of treatment to patient-specific GBM characteristics.

中文翻译：

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研究胶质母细胞瘤代谢微环境调控的生物工程模型

尽管进行了广泛的研究和积极的治疗，胶质母细胞瘤 (GBM) 仍然是一种预后不良的中枢神经系统恶性肿瘤。GBM 的不同组织病理学表明不同的微环境和克隆扩张的景观，这可能会影响新陈代谢，推动肿瘤进展。事实上，GBM 代谢可塑性响应这些微环境中不同的营养供应已经成为攻击性的关键驱动因素。此外，肿瘤微环境 (TME) 中新兴的生物物理和生化相互作用为 GBM 代谢提供了新的视角。血管周围和缺氧生态位在肿瘤维持和进展中发挥关键作用，促进基质细胞和肿瘤细胞之间的代谢关系。细胞外基质的变化及其生物物理特性，例如刚性和地形，通过机械传导机制调节 GBM 代谢。本综述重点介绍了从部署生物工程模型（包括工程细胞培养和数学模型）中获得的见解，以研究 GBM 代谢的微环境调节。基于组织病理学测量的生物工程方法可能会发现潜在的治疗策略，这些策略针对 TME 依赖的机械传导和代谢的生物分子驱动因素，以应对这种具有挑战性的疾病。从长远来看，整合体外和计算机模型预测患者治疗反应的协同努力可能会为针对患者特异性 GBM 特征定制治疗提供强大的进步。本综述重点介绍了从部署生物工程模型（包括工程细胞培养和数学模型）中获得的见解，以研究 GBM 代谢的微环境调节。基于组织病理学测量的生物工程方法可能会发现潜在的治疗策略，这些策略针对 TME 依赖的机械传导和代谢的生物分子驱动因素，以应对这种具有挑战性的疾病。从长远来看，整合体外和计算机模型预测患者治疗反应的协同努力可能会为针对患者特异性 GBM 特征定制治疗提供强大的进步。本综述重点介绍了从部署生物工程模型（包括工程细胞培养和数学模型）中获得的见解，以研究 GBM 代谢的微环境调节。基于组织病理学测量的生物工程方法可能会发现潜在的治疗策略，这些策略针对 TME 依赖的机械传导和代谢的生物分子驱动因素，以应对这种具有挑战性的疾病。从长远来看，整合体外和计算机模型预测患者治疗反应的协同努力可能会为针对患者特异性 GBM 特征定制治疗提供强大的进步。基于组织病理学测量的生物工程方法可能会发现潜在的治疗策略，这些策略针对 TME 依赖的机械传导和代谢的生物分子驱动因素，以应对这种具有挑战性的疾病。从长远来看，整合体外和计算机模型预测患者治疗反应的协同努力可能会为针对患者特异性 GBM 特征定制治疗提供强大的进步。基于组织病理学测量的生物工程方法可能会发现潜在的治疗策略，这些策略针对 TME 依赖的机械传导和代谢的生物分子驱动因素，以应对这种具有挑战性的疾病。从长远来看，整合体外和计算机模型预测患者治疗反应的协同努力可能会为针对患者特异性 GBM 特征定制治疗提供强大的进步。