Un equipo de investigadores liderados por la Universidad de Tufts ha desarrollado modelos tridimensionales 3D de cultivo de tejidos humanos de cánceres cerebrales pediátricos y adultos en un microambiente que imita el cerebro, un avance significativo para el estudio de la biología de los tumores cerebrales y la respuesta farmacológica.estudio fue publicado hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
Los investigadores crearon modelos que incluyen la matriz extracelular derivada del cerebro ECM, la compleja red de proteínas y aminoácidos con azúcares unidos que se encuentran naturalmente en el cerebro. El ECM no solo brinda soporte para el tejido neural circundante, sino que también ayuda aguiar el crecimiento y desarrollo celular. Las alteraciones en la composición de ECM se han asociado con la progresión del tumor cerebral, lo que a su vez altera los patrones de expresión genética y proteica en las células tumorales.
Estudios anteriores han señalado esta importante interacción bidireccional entre las células tumorales y el ECM circundante, y observaron que la composición de proteínas en el ECM puede prevenir o permitir una mayor difusión de las células tumorales en el cerebro. Para comprender mejor laLos autores del estudio desarrollaron un sistema 3D in vitro en el que pueden examinar diferentes componentes de la ECM y definir su contribución al desarrollo del tumor, así como la respuesta del tumor a los tratamientos farmacológicos.
El estudio se centró en dos tipos comunes de tumores cerebrales, ambos con pronósticos particularmente tristes: el ependimoma, que ocurre en niños pequeños, y el glioblastoma en adultos, que da como resultado una supervivencia media de 1-2 años después del diagnóstico.De antemano, la matriz 3D que contiene ECM en este estudio ha permitido la propagación y el estudio de las células tumorales primarias tomadas directamente del paciente y su crecimiento en un entorno más similar al del cerebro. Estudios anteriores examinaron líneas celulares tumorales establecidas:no necesariamente el tumor de interés: en andamios 3D o esferoides sin el ECM, o diseminando células en dos dimensiones enchapado, provocando un comportamiento celular no visto en su entorno natural
"El poder de esta plataforma es que podemos ajustar la composición del ECM para descubrir el papel de cada componente en el crecimiento tumoral, y podemos ver el efecto sobre las células tumorales derivadas directamente del paciente", dijo David Kaplan,Profesor de Ingeniería de la Familia Stern, presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería de Tufts y miembro del profesorado del programa de la Escuela Sackler de Ciencias Biomédicas de Posgrado. "Otra característica importante es que podemos rastrear el crecimiento 3D de las células con células no invasivasimágenes metabólicas de fluorescencia con dos fotones excitados a través de las contribuciones del equipo de Irene Georgakoudi en el proyecto. En otras palabras, podemos usar imágenes no invasivas para evaluar si son viables y están creciendo, o estresadas y muriendo, en tiempo real ".
Entre los hallazgos revelados en el estudio se encontraba que la ECM fetal, que contiene niveles más altos de colágeno, HA y ciertos CSPG, fue mejor para apoyar el crecimiento tumoral que la ECM adulta en los cultivos 3D las ECM fetales y adultas se derivaron de cerebros de cerdoSegún los investigadores, ese resultado se correlaciona con la idea de que los cánceres cerebrales tienden a alterar el ECM, por lo que su composición se vuelve más "fetal" para apoyar su crecimiento.
Otro hallazgo clave fue la aparición de gotas de lípidos grasas liberadas por las células adultas de glioblastoma que pueden contribuir a disminuir la sensibilidad a los medicamentos de muchas células de glioblastoma posiblemente al absorber los medicamentos. Esto puede estar correlacionado con una pobre supervivencia tanto enel modelo de tejido 3D y en pacientes. Las gotas no se han observado in vitro antes de estos experimentos, lo que sugiere que este modelo es un sistema robusto para estudiar el comportamiento de los tumores cerebrales en el laboratorio. La aplicación de soluciones de ingeniería en este caso,el desarrollo de una matriz basada en seda 3D para mejorar el estudio del cerebro es un esfuerzo de colaboración realizado por los autores como parte de la Iniciativa para la Ciencia, Enfermedades e Ingeniería Neural.
"Con esta plataforma, tenemos el potencial de comprender mejor lo que dicta el comportamiento invasivo de los tumores cerebrales y las drogas de detección por su efecto sobre el crecimiento tumoral de las células derivadas del paciente", dijo Disha Sood, estudiante graduada en el laboratorio de Kaplan y primera autoradel estudio ". Aunque es una noción preliminar, la capacidad de mantener cultivos viables de células tumorales derivadas del paciente y rastrearlas metabólicamente de manera no invasiva, sugiere la posibilidad de monitorear el comportamiento de las células y la sensibilidad a los medicamentos a lo largo del tiempo, para informar las decisiones de tratamiento"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :