Mejora de los modelos de cáncer en 3D para reflejar mejor la patología tumoral in vivo

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En los últimos años, la forma en que describimos, y posteriormente entendemos, el desarrollo y la progresión del cáncer ha cambiado significativamente. Hemos pasado de la visión insular de que el cáncer es únicamente una masa de células mutadas altamente proliferantes a reconocer que el cáncer comprende un ecosistema heterogéneo en evolución de células mutadas anidadas dentro de un microambiente anfitrión igualmente complejo.

Este microambiente tumoral (TME) comprende una amplia variedad de tipos de células que incluyen células inmunitarias, células del estroma, vasos sanguíneos y matriz extracelular (ECM). Las células tumorales intercambian información continuamente con el TME para apoyar su crecimiento, progresión y metástasis. Esta diafonía celular también puede alterar la susceptibilidad de las células tumorales a las terapias contra el cáncer, lo que podría inducir resistencia al tratamiento.

Para comprender completamente la progresión del tumor, la metástasis y la resistencia a los medicamentos, los científicos deben reconstituir el tumor y su entorno fisiológico. Tradicionalmente, esto se ha logrado mediante el uso de cultivos monocapa 2D; sin embargo, dichos modelos no recapitulan completamente la estructura 3D de los tumores originales ni retienen los perfiles mutacionales de sus tumores parentales.

Más recientemente, el uso de modelos celulares en 3D ha ganado popularidad; debido en parte a los avances en instrumentación y reactivos que permiten el crecimiento y análisis de tales modelos a escala. Por ejemplo, los tumoroides derivados del paciente (PDT), que son cultivos 3D de células tumorales derivadas de pacientes con cáncer individuales, brindan una plataforma fisiológicamente más relevante para investigar el crecimiento y la progresión del cáncer, así como comprender la respuesta específica del paciente al tratamiento, que 2D. Culturas celulares.

Modelos de tumoroides 3D vascularizados

A medida que evoluciona el campo de los cultivos celulares en 3D  , los científicos buscan cada vez más afinar estos modelos mediante la inclusión de factores microambientales para reflejar mejor la patología de los tumores in vivo . Por ejemplo, un grupo de investigadores estableció recientemente un modelo PDT vascularizado de cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) que imita la red vascular del tumor in vivo y su microambiente. 1

Al hablar sobre la importancia de su trabajo en la revista Biomedicines, Joseph Seitlinger y sus colegas dijeron: «Además de la farmacocinética y la farmacodinámica del fármaco, el transporte de moléculas terapéuticas a los tumores sólidos depende no solo de la red de microvasos establecida dentro del tumor, sino también sobre las propiedades del componente de tejido extravascular. Por lo tanto, desarrollar una red microvascular funcional alrededor y dentro del tumor es fundamental para un tratamiento eficaz”.

Para el estudio, el equipo primero agregó células de fibroblastos de pulmón humano a células tumorales de pacientes con NSCLC para formar PDT complejas. A continuación, las PDT se vascularizaron con células endoteliales humanas primarias y, después de tres días de cultivo separado, se combinaron con una matriz prevascularizada para imitar el entorno real in vivo . Comentando sus hallazgos, Seitlinger et al. dijo: «Hemos demostrado con éxito que los vasos neovascularizados en la matriz podrían estar conectados con los neovascularizados en las PDT».

El equipo concluyó que este modelo podría usarse para probar terapias convencionales como la radioterapia, la quimioterapia, la inmunoterapia o la viroterapia para la medicina personalizada, o podría implementarse más en un dispositivo de microfluidos para realizar la detección de fármacos para la medicina personalizada.

Mantenimiento de un microambiente inmune tumoral intacto en las TFD

Otro equipo de investigadores utilizó una combinación de análisis de imágenes de alto contenido, citometría de flujo y análisis de citocinas para comparar el microambiente inmunitario tumoral en las TFD con células disociadas 2D coincidentes de los tumores de los mismos pacientes. 2

Los ensayos multiplex de liberación de citocinas revelaron que la eliminación de la MEC por parte de las enzimas digestivas afectó significativamente al microambiente inmunitario del tumor. Cuando los modelos tumorales se trataron con dos fármacos inmunooncológicos, pembrolizumab (Keytruda®) y atezolizumab (Tecentriq®), el análisis de citometría de flujo demostró una activación diferencial de células T y células NK entre los modelos de suspensión de células disociadas y tumoroides 3D no propagados. Finalmente, los estudios de imágenes de alto contenido combinados con el análisis de muerte por flujo indicaron que la matriz extracelular tumoral desempeña un papel importante en la eliminación de células tumorales por parte de los fármacos inmunooncológicos.

“Nuestros datos muestran la importancia de mantener la estequiometría y las interacciones célula a célula del microambiente tumoral”, concluyeron los investigadores. «Estos datos [también] demuestran que la MEC intacta del tumor dentro de los tumoroides 3D no propagados es fundamental para una evaluación más precisa de los cambios mediados por la terapia en el microambiente inmunitario del tumor».

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Referencias

  1. Seitlinger, J., Nounsi, A., Idoux-Gillet, Y., Santos Pujol, E., Lê, H., Grandgirard, E., Olland, A., Lindner, V., Zaupa, C., Balloul, J., Quemeneur, E., Massard, G., Falcoz, P., Hua, G. y Benkirane-Jessel, N., 2022. Vascularización de tumoroides derivados de pacientes de cáncer de pulmón de células no pequeñas y su microentorno. Biomedicina , 10(5), p.1103.
  2. Agrawal, V., Mediavilla-Varela, M., Page, M., Kreahling, J. y Altiok, S., 2019. Resumen 42: La importancia del microambiente inmunitario tumoral intacto en tumoroides de pacientes frescos 3D no propagados en fármacos inmunooncológicos pruebas de muerte de células tumorales inmunogénicas y activación de células T. Investigación del cáncer , 79 (13_Suplemento), págs. 42-42.
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