Allanando el camino para probar drogas 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" para cultivar colonias tridimensionales de células de cáncer de hígado dentro de las pequeñas cámaras de un chip, en lugar de las colonias meramente bidimensionales que generalmente pueden cultivarAhora, dado que muchos tumores de tejido sólido son 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 usan comúnmente para analizar compuestos anticancerígenos, la comunidad biomédica está buscando activamente formas de probar estos medicamentos en cultivos de células 3-D", dijo Darwin Reyes-Hernández, ingeniero biomédico del NIST ".Nuestros hallazgos podrían ayudar a cerrar la brecha entre los análisis de células en el laboratorio y en las criaturas vivientes, una brecha que actualmente limita los procesos de descubrimiento de fármacos ".
Para cumplir la promesa de la tecnología de laboratorio en un chip, el interior del chip debe tener muchas características en común con el propio cuerpo, como muchos tipos diferentes de células que crecen en presencia de los demás. Los científicos ya pueden explorar quéel tipo de célula funcionaría en presencia de una molécula de droga simplemente cultivándolas juntas en una placa de Petri de laboratorio. Pero las drogas deben funcionar en el cuerpo, no solo en un experimento de laboratorio. Para estudiar las interacciones célula-célula de manera controlada, los científicos crecen múltiplestipos de células en el plato, haciendo que cada tipo crezca en una ubicación diferente al cambiar las características de la superficie de crecimiento, una técnica llamada micropatterning.
El equipo del NIST, cuyos miembros se especializan en las tecnologías microfluídicas que formarían gran parte del laboratorio en el entorno físico de un chip, inicialmente tenía el objetivo de hacer crecer dos tipos diferentes de células humanas juntas en una superficie: células de cáncer de hígado comoasí como las células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos del cuerpo y son críticas para la progresión del cáncer. Meramente 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, investigador invitado del NISTquien visita Theiss Research en La Jolla, California. Las tecnologías existentes para crear tales cocultivos micropatrificados son engorrosas, dijo, y no se usan fácilmente en pruebas farmacéuticas a gran escala.
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 adherirían fácilmente a la hCAM, mientras quelas células endoteliales se adherirían a la fibronectina. Los experimentos preliminares validaron su presentimiento, y el descubrimiento proporcionó a los científicos del NIST una forma de crear cocultivos del tumor y las células endoteliales donde los querían.
Crear el límite compartido que inicialmente buscaron fue un logro por sí solo, pero había más por venir. Cuando tomaron imágenes de las células usando una técnica conocida como microscopía confocal láser, el equipo también descubrió que las células en elLa superficie de hCAM había crecido en capas en tres dimensiones. Al agregar una tercera proteína llamada transglutaminasa, una enzima pegajosa que pega las moléculas de proteína juntas, podrían hacer que las células de cáncer de hígado en lugar de formar matrices de un solo grosor celular, dándoles control sobre el proceso.
El conocer esta relación relativamente simple entre los químicos, las células de cáncer de superficie y de hígado podría ser útil para cultivar células cancerosas junto con tipos de células completamente diferentes, dice, y podría permitir que estos cultivos de células pequeñas se amplíen para el tipo detrabajo de rendimiento que una compañía farmacéutica necesitaría para probar un gran número de candidatos a drogas.
"Esperamos que se puedan utilizar otras líneas celulares de cáncer para micropattering 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, nosotrosaún 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 ".
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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