Por primera vez, una de las formas más letales de tumor cerebral se ha bioimpreso en 3D con éxito, lo que ha dado como resultado el modelo desarrollado en laboratorio más completo hasta el momento.
Los científicos de la Universidad de Tel Aviv imprimieron un glioblastoma en un entorno similar al cerebro, incluidos los vasos que suministran sangre a la masa. Esta es la replicación más completa de un tumor y el tejido circundante hasta el momento, un avance que podría ayudar a desarrollar tratamientos, dijeron los investigadores.
El glioblastoma puede ser poco común, pero es particularmente horrible. Crece rápida y agresivamente en el encéfalo o el tronco encefálico, no se puede curar y casi siempre es fatal.
También es difícil de tratar. Porque el cáncer es tan agresivo, el tratamiento debe ser bastante duro, por lo general requiere cursos de quimioterapia y radioterapia, que los pacientes a menudo se enferman demasiado para completar.
El tejido de glioblastoma, tomado y cultivado de tumores extraídos de pacientes, es una vía por la que los médicos esperan aprender más sobre este cáncer diabólico. Esto generalmente se hace en placas de Petri y es una herramienta extremadamente útil, pero tiene limitaciones, dijo el investigador del cáncer y nanocientífico Ronit Satchi-Fainaro de la Universidad de Tel Aviv.
En un estudio anterior, ella y su equipo encontraron una proteína llamada P-Selectina que se produce cuando las células cancerosas del glioblastoma se encuentran células microgliales en el cerebro: las células inmunitarias más prominentes del sistema nervioso central.
Esta proteína hace que la microglía actúe en apoyo del glioblastoma, en lugar de luchar contra él, con resultados devastadores para la persona.
“Sin embargo, identificamos la proteína en los tumores extirpados durante la cirugía, pero no en las células de glioblastoma cultivadas en placas de Petri de plástico 2D en nuestro laboratorio”. Ella explicó
“La razón es que el cáncer, como todos los tejidos, se comporta de manera muy diferente en una superficie plástica que en el cuerpo humano. Aproximadamente el 90 por ciento de todos los medicamentos experimentales fallan en la etapa clínica porque el éxito logrado en el laboratorio no se reproduce en los pacientes . “
El intento del equipo de encontrar una solución a esta limitación fue una bio-tinta de glioblastoma, creada a partir de células de glioblastoma, astrocitos y microglía derivada de un paciente. Utilizando una tinta biológica extraíble recubierta de tipos de células que forman vasos sanguíneos, también lograron proporcionar a su modelo un suministro de sangre funcional.
Cada modelo de glioblastoma se imprimió en 3D en un biorreactor en un hidrogel basado en una matriz extracelular también extraída del paciente.
Luego, el modelo de glioblastoma se conectó y se comunicó con la matriz extracelular a través de los vasos sanguíneos, para simular la forma en que los tumores interactúan con el tejido cerebral circundante. Esto proporciona una forma de estudiar la forma en que se comporta el cáncer que es específica de su entorno: el cerebro.
“Las propiedades físicas y mecánicas del cerebro son diferentes a las de otros órganos, como la piel, los senos o los huesos”. Satchi-Fainaro dijo.
“El tejido mamario se compone principalmente de grasa, el tejido óseo es principalmente calcio; cada tejido tiene sus propias propiedades, que afectan el comportamiento de las células cancerosas y cómo responden a los medicamentos. Cultivar todos los tipos de cáncer en superficies plásticas idénticas no es una simulación óptima de el entorno clínico “.
Luego, el equipo probó sus modelos usando P-Selectin. Se introdujo un inhibidor de P-Selectina en cultivos de glioblastoma cultivados en placas de Petri, así como en modelos impresos en 3D y modelos animales. En los cultivos en placa de Petri, no se observaron cambios en el crecimiento o la migración celular, en comparación con los controles no tratados.
Para los modelos impresos en 3D y animales, el inhibidor de P-Selectin resultó en una tasa de crecimiento más lenta en comparación con los controles no tratados.
“Este experimento nos mostró por qué los medicamentos potencialmente efectivos rara vez llegan a la clínica simplemente porque fallan las pruebas en modelos 2D, y viceversa: por qué los medicamentos considerados un éxito fenomenal en el laboratorio, finalmente fallan en ensayos clínicos, ” Saitchi-Fainaro dijo.
La secuenciación genética y la tasa de crecimiento de los tumores impresos en 3D también coincidieron más estrechamente con lo que el equipo observó en pacientes vivos. En las placas de Petri 2D, las muestras cambian con el tiempo para que ya no coincidan con los tumores de los pacientes, pero los glioblastomas impresos en 3D siguen siendo similares a las muestras de los pacientes.
Además, todos los cultivos 2D crecen al mismo ritmo; mientras que los tumores impresos en 3D mostraron tasas de crecimiento variables, que es lo que se observa en humanos y animales.
Esto no solo sugiere una forma de estudiar con mayor precisión el comportamiento del glioblastoma, sino que podría conducir a formas de desarrollar intervenciones específicas para el paciente.
“Si tomamos una muestra del tejido de un paciente, junto con su matriz extracelular, podemos bioimprimir en 3D de esta muestra 100 pequeños tumores y probar muchos medicamentos diferentes en varias combinaciones para descubrir el tratamiento óptimo para este tumor específico”. Saitchi-Fainaro explicó.
“Pero quizás el aspecto más emocionante es encontrar nuevas proteínas y genes diana que se puedan administrar con fármacos en las células cancerosas, una tarea muy difícil cuando el tumor está dentro del cerebro de un paciente humano o animal modelo.
Nuestra innovación nos brinda un acceso sin precedentes, sin límites de tiempo, a tumores 3D que imitan mejor el escenario clínico, lo que permite una investigación óptima “.
La investigación ha sido publicada en Avances de la ciencia.
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