Los avances en la medicina personalizada permiten a los médicos seleccionar los medicamentos más prometedores para ciertos tipos de tumores malignos. Pero, si pasa antes de comenzar el tratamiento, podrían ir un paso más allá y usar un mini-modelo del cuerpo humano para ver cómo cada pacienteel tumor responde a los medicamentos y aprende si es probable que el tumor se propague y hacia dónde
Esa es la idea detrás de una nueva invención de científicos del Instituto de Medicina Regenerativa del Centro Médico Bautista Wake Forest. En la revista Biotechnology and Bioengineering, el equipo informa sobre su sistema de "metástasis en un chip" que se cree que es uno de losprimeros modelos de laboratorio de cáncer que se propagan de un tejido 3D a otro.
El equipo de investigación está trabajando para desarrollar aún más el sistema con la esperanza de que algún día pueda usarse para revelar rápidamente la mejor manera de tratar el cáncer de un paciente individual.
"Creemos que el sistema de metástasis en un chip tiene potencial para lograr avances significativos en la investigación del cáncer y el descubrimiento de fármacos", dijo Aleks Skardal, Ph.D., autor principal y profesor asistente de medicina regenerativa.
La versión actual del sistema modela un tumor colorrectal que se extiende desde el colon al hígado, el sitio más común de metástasis. Skardal dijo que las versiones futuras podrían incluir órganos adicionales, como el pulmón y la médula ósea, que también son sitios potenciales demetástasis. El equipo también planea modelar otros tipos de cáncer, como el mortal glioblastoma de tumor cerebral.
Para crear el sistema, los investigadores encapsularon el intestino humano y las células de cáncer colorrectal dentro de un material similar a un gel biocompatible para hacer un mini-órgano. Se hizo un mini-hígado compuesto de células de hígado humano de la misma manera. Estos organoides se colocaron enun sistema de "chip" compuesto por un conjunto de microcanales y cámaras grabadas en la superficie del chip para imitar una versión simplificada del sistema circulatorio del cuerpo. Las células tumorales fueron marcadas con moléculas fluorescentes para que su actividad pudiera verse bajo un microscopio.
Para probar si el sistema podría modelar metástasis, los investigadores utilizaron primero células cancerosas altamente agresivas en el organoide del colon. Bajo el microscopio, vieron crecer el tumor en el organoide del colon hasta que las células se liberaron, ingresaron al sistema circulatorio y luego invadieronel tejido hepático, donde se formó y creció otro tumor. Cuando se utilizó una forma menos agresiva de cáncer de colon en el sistema, el tumor no hizo metástasis, sino que continuó creciendo en el colon.
Para probar el potencial del sistema para detectar drogas, el equipo introdujo Marimastat®, una droga utilizada para inhibir la metástasis en pacientes humanos, en el sistema y descubrió que evitaba significativamente la migración de células metastásicas durante un período de 10 días. Del mismo modo,el equipo también probó el 5-fluorouracilo, un medicamento común para el cáncer colorrectal, que redujo la actividad metabólica de las células tumorales.
"Actualmente estamos explorando si otros medicamentos contra el cáncer establecidos tienen los mismos efectos en el sistema que en los pacientes", dijo Skardal. "Si este enlace se puede validar y expandir, creemos que el sistema se puede usar para detectarcandidatos a fármacos para pacientes como herramienta en medicina personalizada. Si podemos crear los mismos sistemas modelo, solo con células tumorales de un paciente real, entonces creemos que podemos usar esta plataforma para determinar la mejor terapia para cualquier paciente individual ".
El sistema también brinda a los científicos la oportunidad de estudiar el microambiente o entorno en el que existe el tumor. Este es un enfoque relativamente nuevo de la investigación del cáncer. Por ejemplo, los científicos descubrieron que un tumor "más rígido" era más propenso a hacer metástasis,sugiriendo la posibilidad de usar drogas para alterar las propiedades mecánicas de un tumor para reducir su probabilidad de propagación.
El sistema tiene el potencial de abordar algunas de las deficiencias de los métodos de investigación actuales. Por ejemplo, los resultados de los estudios 2D tradicionales en platos de laboratorio, así como los estudios en animales, a menudo no son aplicables a pacientes humanos. A menudo, los candidatos a fármacos aparentemente prometedorespuede fallar cuando llegan a estudios en humanos.
Los científicos están trabajando actualmente para refinar su sistema. Planean usar la impresión 3D para crear organoides más similares en función a los órganos naturales. Y su objetivo es hacer que el proceso de metástasis sea más realista. Cuando el cáncer se propaga en el cuerpo humano, ellas células tumorales deben atravesar los vasos sanguíneos para ingresar al vapor de sangre y alcanzar otros órganos. Los científicos planean agregar una barrera de células endoteliales, las células que recubren los vasos sanguíneos, al modelo.
"Estamos tratando de hacerlo lo más realista posible", dijo Skardal.
Este concepto de modelar los procesos del cuerpo en un nivel en miniatura es posible debido a los avances en la ingeniería de micro-tejidos y las tecnologías de microfluidos. Es similar a los avances en la industria electrónica que se hicieron posibles al miniaturizar la electrónica en un chip.
La investigación fue apoyada por los Golfistas contra el Cáncer, el Centro Integral del Cáncer en Wake Forest Baptist y el Premio del Instituto Wake Forest para la Medicina Regenerativa que Promueve Descubrimientos.
"Aleks Skardal, Ph.D., autor principal, ha presentado una solicitud de patente utilizando la metástasis en un chip para modelar la metástasis del cáncer en el laboratorio".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro Médico Bautista Wake Forest . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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