Una nueva estructura tridimensional para el cultivo de cultivos celulares podría permitir a los médicos probar medicamentos en tumores modelo cultivados a partir de las propias células de un paciente. según los resultados de un equipo de ingenieros e investigadores del cáncer de la Universidad de Michigan.

A diferencia de los dispositivos anteriores, la nueva estructura está hecha de fibras proteicas que las células saben cómo modificar.

"Potencialmente podemos usar los cultivos para hacer cosas como pruebas de drogas o análisis de células individuales, que puede ayudarnos a identificar los mejores tratamientos para el cáncer de un paciente, "dijo Gary Luker, Catedrático de Radiología de la UM.

En el presente, algunos pacientes tienen muestras de sus células cancerosas cultivadas en ratones para pruebas y análisis de drogas, pero las células cancerosas no siempre crecen y el proceso lleva meses, Dijo Luker.

Una placa de Petri avanzada, conocido como andamio 3-D, podría permitir a los médicos obtener respuestas sobre la eficacia de los medicamentos en días o semanas. Pero andamios anteriores, tratando de imitar la estructura y composición de la red similar a un gel que une una colección de células en un tejido, También tengo récords mixtos.

"En lugar de intentar adivinar cuál debería ser el microambiente de las células tumorales, hemos creado un espacio donde pueden crear su propio nicho celular, como lo hacen en el cuerpo, "dijo Stacy Jordahl, un reciente doctorado en ingeniería química. graduado de la U-M y primer autor del artículo en Materiales avanzados .

El equipo creó una red de fibronectina, una proteína que une las células al gel conectivo. Las células de los tejidos estiran la fibronectina, usándolo un poco como los dos por cuatro del marco de una casa. Sin embargo, la fibronectina tiende a enrollarse si no se mantiene abierta. Si bien los investigadores han utilizado capas de fibronectina en forma de bola para ayudar a las células a adherirse a andamios anteriores, la proteína no se ha aprovechado al máximo.

Previamente, fue laborioso estirar las hebras de fibronectina, tirando de ellas con pipetas, por ejemplo, pero el nuevo método descubierto por el equipo de la U-M produce una capa de fibronectina estirada sin el trabajo duro.

Dirigido por Joerg Lahann, el profesor colegiado de Ingeniería Química Wolfgang Pauli y director del Instituto de Biointerfaces de la U-M, los ingenieros construyeron una cuadrícula de cubículos a microescala, cada medio milímetro de lado. Luego, en repetidas ocasiones vertieron una solución que contenía fibronectina sobre esa superficie usando un tubo que se volteó lentamente de un extremo a otro. El tirón del líquido en movimiento fue suficiente para extraer la fibronectina en redes de fibras que se entrelazaban por toda la estructura.

"Con esta forma de ingeniería de atraer proteínas a una red de fibras, Podemos producir un entorno más natural para el cultivo de cultivos de células cancerosas que nos permitan probar medicamentos o comprender la biología del cáncer. "Dijo Lahann.

El equipo de Lahann entregó las estructuras a dos investigadores del cáncer, Luker y Max Wicha, la profesora de oncología Madeline y Sidney Forbes. Utilizaron las estructuras para cultivar células que se habían extraído de pacientes con cáncer de mama al drenar las bolsas de líquido que pueden acumularse en el abdomen y el pecho a medida que avanza la enfermedad.

Aunque las células cancerosas representan solo alrededor del 5% de las células en estos fluidos, dominaron la población celular después de unos días a una semana en la red de fibronectina. Y los investigadores del cáncer quedaron impresionados.

"Se han ideado muchas tecnologías y enfoques para tratar de hacer crecer células cancerosas en cultivos que no han funcionado tan bien. La mayoría de las células cancerosas mueren cuando se cultivan en condiciones artificiales, "Luker dijo." En este sistema, podríamos hacer crecer las culturas de manera bastante consistente al menos durante períodos cortos de tiempo ".

Además, las células parecían cambiar a medida que crecían en la red de fibronectina, cada vez más como el tipo de células que se cree que propagan el cáncer a otras partes del cuerpo. Esto podría ser una ventaja para probar medicamentos contra el cáncer, ya que esas células son imperativas para matar.

Sin embargo, este sesgo obstaculizaría los experimentos que exploran la biología del cáncer, por ejemplo, identificar las influencias que hacen que las células se vuelvan más agresivas o benignas. En el futuro, el equipo puede investigar si los cambios en la forma en que está estructurada la red de fibronectina pueden eliminar este sesgo.

El estudio se publica en la revista Materiales avanzados .