El uso de diferentes recubrimientos de superficie en el entorno de microfluidos experimental del equipo (izquierda) permitió que las células cancerosas vivas se adhirieran rápidamente a una sección recubierta de hCAM (derecha, lado izquierdo) pero no a los recubiertos con fibronectina (derecha, lado derecho). Crédito:Reyes-Hernandez y Bhadriraju / NIST
Allanando el camino para probar fármacos experimentales en entornos más realistas, Los científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han descubierto cómo hacer que pequeñas colonias de células crezcan de formas nuevas y útiles dentro de las placas de Petri.
Los descubrimientos del equipo de investigación podrían ayudar a los diseñadores de tecnologías en miniatura de "laboratorio en un chip" a desarrollar colonias tridimensionales de células de cáncer de hígado dentro de las diminutas cámaras de un chip. en lugar de las colonias meramente bidimensionales que generalmente pueden cultivar ahora. Dado que muchos tumores de tejido sólido son en sí mismos tridimensionales, Las matrices de células 3-D podrían proporcionar entornos biológicos más realistas para probar productos farmacéuticos que los que están disponibles actualmente.
"Como las líneas de células tumorales se utilizan comúnmente para probar compuestos anticancerígenos, la comunidad biomédica está buscando activamente formas de probar estos medicamentos en cultivos de células 3-D, "dijo Darwin Reyes-Hernandez, ingeniero biomédico en NIST. "Nuestros hallazgos podrían ayudar a cerrar la brecha entre los análisis de células en el laboratorio y en criaturas vivientes, una brecha que actualmente limita los procesos de descubrimiento de fármacos ".
Para cumplir la promesa de la tecnología lab-on-a-chip, el interior del chip debe tener muchas características en común con el propio cuerpo, como muchos tipos de células diferentes que crecen en presencia de los demás. Los científicos ya pueden explorar lo que haría un solo tipo de célula en presencia de una molécula de fármaco simplemente haciéndolas crecer juntas en una placa de Petri de laboratorio. Pero las drogas deben funcionar en el cuerpo no solo un experimento de laboratorio. Para estudiar las interacciones célula-célula de forma controlada, los científicos cultivan múltiples tipos de células en el plato, hacer que cada tipo crezca en un lugar diferente cambiando las características de la superficie de cultivo, una técnica llamada micropatrón.
El equipo de NIST, cuyos miembros se especializan en las tecnologías de microfluidos que formarían gran parte del laboratorio en el entorno físico de un chip, inicialmente tenía el objetivo de hacer que dos tipos diferentes de células humanas crecieran una al lado de la otra en una superficie:células de cáncer de hígado y células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos del cuerpo y son fundamentales para la progresión del cáncer. Simplemente encontrar una manera de crear este límite compartido entre dos tipos de células habría sido un logro digno, según el miembro del equipo Kiran Bhadriraju, un investigador invitado del NIST que está de visita desde Theiss Research en La Jolla, California. Las tecnologías existentes para crear tales cocultivos con micropatrones son engorrosas, él dijo, y no se usa fácilmente en pruebas farmacéuticas a gran escala.
La microscopía confocal reveló que las células de la superficie de hCAM habían crecido en tres dimensiones (izquierda). Esta propiedad de hCAM podría modificarse aún más, ya que la adición de transglutaminasa a hCAM hizo que las células crecieran en monocapas gruesas unicelulares (derecha). Crédito:Reyes-Hernandez y Bhadriraju / NIST
El equipo teorizó que cuando cubrían la superficie con dos adhesivos diferentes (fibronectina sola y un compuesto de fibronectina y otras sustancias llamadas material adhesivo de células híbridas (hCAM)), las células de cáncer de hígado se adherían fácilmente solo a la hCAM, mientras que las células endoteliales se adherirían a la fibronectina. Los experimentos preliminares validaron su corazonada, y el descubrimiento proporcionó a los científicos del NIST una forma de crear cocultivos del tumor y las células endoteliales donde querían.
Crear el límite compartido que habían buscado inicialmente fue un logro en sí mismo, pero habia mas por venir. Cuando tomaron imágenes de las células usando una técnica conocida como microscopía confocal láser, El equipo también descubrió que las células en la superficie de hCAM habían crecido matrices en capas en tres dimensiones. Al agregar una tercera proteína llamada transglutaminasa, una enzima pegajosa que une las moléculas de proteína, podrían hacer que las células cancerosas del hígado formen matrices de solo una célula de grosor. dándoles control sobre el proceso.
Conociendo esta relación relativamente simple entre los químicos, Las células cancerosas de superficie y de hígado podrían ser útiles para cultivar células cancerosas junto con tipos de células completamente diferentes, él dice, y podría permitir que estos cultivos de células pequeñas se amplíen para el tipo de trabajo de alto rendimiento que una compañía farmacéutica necesitaría para probar un gran número de candidatos a fármacos.
"Esperamos que otras líneas de células cancerosas se puedan utilizar para micropatrones de cocultivos similares, ", dijo Bhadriraju." Si bien la línea celular de cáncer de hígado utilizada aquí es una línea celular importante para la industria farmacéutica para probar medicamentos contra el cáncer, aún no hemos probado si otros tipos de células cancerosas formarán los mismos tipos de estructuras tridimensionales. Pero somos optimistas ya que estas proteínas con las que cubrimos la superficie se usan comúnmente con otros tipos de células cancerosas ".
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de NIST. Lea la historia original aquí.
