Investigadores de la Universidad de Rice y el Centro de Cáncer MD Anderson de la Universidad de Texas han desarrollado una forma de imitar las condiciones bajo las cuales crecen los tumores cancerosos en los huesos.
Al colocar las células cancerosas en un andamio tridimensional y someterlas a las fuerzas que empujan, jalan y fluyen continuamente a través del cuerpo, los investigadores están en mejores condiciones para evaluar la eficacia de los medicamentos contra el cáncer.
Los científicos descubrieron que los tumores óseos expuestos a fuerzas normales expresan más de una proteína, factor de crecimiento similar a la insulina-1 IGF-1, que la detectada en cultivos estáticos. La vía de señalización de IGF-1 juega un papel crítico en la resistencia aquimioterapia actual. Los experimentos se realizaron en un biorreactor hecho a medida por el laboratorio Rice del bioingeniero Antonios Mikos en colaboración con el laboratorio MD Anderson de Joseph Ludwig.
El estudio detallado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias muestra el valor de incorporar fuerzas mecánicas al modelar tumores y tratamientos en lugar de analizar el crecimiento del tumor de forma estática, dijo el autor principal Marco Santoro, un estudiante graduado de ingeniería química y biomolecular de Mikos.
"Las fuerzas mecánicas están presentes en nuestros cuerpos a pesar de que no siempre somos conscientes de ellas", dijo. "Nuestras células son sensibles a las fuerzas que las rodean y cambian su comportamiento en consecuencia. Las células tumorales se comportan de la misma manera, cambiando su función".dependiendo de las fuerzas que sienten "
Mikos y su equipo se especializan en materiales y estrategias para la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa. Como parte de ese trabajo, han creado materiales similares a la espuma que sirven como andamios para que las células habiten y crezcan a medida que se convierten en hueso o tejido nuevo.
Ese material brindó una oportunidad para los últimos experimentos en Rice's BioScience Research Collaborative en muestras de tumores óseos llamados sarcomas proporcionados por el MD Anderson. Los tumores de sarcoma, también un foco del laboratorio Mikos, se encuentran con mayor frecuencia en los huesos de adolescentes y adultos jóvenes.
Los investigadores colocaron células de sarcoma en su andamio biológicamente inerte poroso y colocaron el andamio dentro de un biorreactor de perfusión de flujo para imitar la estimulación que esas células experimentarían en el tejido dentro del hueso real. Las sometieron a estímulos biomecánicos, incluido el estrés por cizallamiento,cambiando la viscosidad del fluido y el caudal.
Más de 10 días encontraron que el flujo constante de líquido a través del andamio provocó que las células de sarcoma proliferaran en toda la estructura. El mayor estrés por cizallamiento ayudó a las células a aumentar significativamente su producción de la proteína IGF-1 y también disminuyó la producción deotras dos proteínas relacionadas con el cáncer, c-KIT y HER2, en comparación con las pruebas estáticas.
También descubrieron que el ajuste de los parámetros en el biorreactor influyó en la sensibilidad de las células al Dalotuzumab, un fármaco que interrumpe la vía del IGF-1. Un mayor esfuerzo cortante pareció disminuir la efectividad del fármaco debido al aumento asociado en la producción de IGF-1.
"Por primera vez, mostramos cómo cambia el efecto del medicamento de acuerdo con las fuerzas experimentadas por las células", dijo Santoro. "El IGF-1 es crucial para este tipo de sarcoma, que depende de este mecanismo para el crecimiento".Mostramos que cuanto mayor es la estimulación mecánica, más pronunciada es la secreción de esta proteína en particular ".
Mikos dijo que los experimentos deberían ser un buen ejemplo para los estudios sobre el cáncer. "Estos experimentos deben adaptarse para cada cáncer, porque las fuerzas que experimentan las células varían en diferentes partes del cuerpo", dijo. "En los pulmones,no sería lo mismo que en los huesos. Pero les dan a los investigadores una forma mucho más realista de imitar el entorno local del tumor ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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