Uma nova estrutura 3-D para o cultivo de culturas de células pode permitir que os médicos testem medicamentos em modelos de tumores cultivados a partir de células do próprio paciente, de acordo com resultados de uma equipe de engenheiros e pesquisadores de câncer da Universidade de Michigan.

Ao contrário dos dispositivos anteriores, a nova estrutura é feita de fibras de proteína que as células sabem modificar.

"Podemos potencialmente usar as culturas para fazer coisas como testes de drogas ou análises de células individuais, que pode nos ajudar a identificar os melhores tratamentos para o câncer de um paciente, "disse Gary Luker, Professor de radiologia da U-M.

Atualmente, alguns pacientes têm amostras de suas células cancerosas cultivadas em camundongos para testes e análises de drogas, mas as células cancerosas nem sempre crescem e o processo leva meses, Luker disse.

Uma placa de Petri avançada, conhecido como andaime 3-D, pode permitir que os médicos obtenham respostas sobre a eficácia dos medicamentos em dias ou semanas. Mas os andaimes anteriores, tentando imitar a estrutura e composição da rede semelhante a um gel que liga uma coleção de células em um tecido, também têm registros mistos.

"Em vez de tentar adivinhar como deveria ser o microambiente das células tumorais, criamos um espaço onde eles podem criar seu próprio nicho celular, como fazem no corpo, "disse Stacy Jordahl, um recente Ph.D. em engenharia química. graduado pela U-M e primeiro autor no artigo em Materiais avançados .

A equipe criou uma rede de fibronectina, uma proteína que liga as células ao gel conectivo. As células nos tecidos estendem a fibronectina, usando-o um pouco como os dois por quatro da estrutura de uma casa. Contudo, a fibronectina tende a se enrolar se não for mantida aberta. Embora os pesquisadores tenham usado camadas de fibronectina para ajudar as células a se prenderem a estruturas anteriores, a proteína não foi usada com todas as vantagens.

Anteriormente, foi difícil esticar os filamentos de fibronectina - puxando-os com pipetas, por exemplo, mas o novo método descoberto pela equipe U-M produz uma camada de fibronectina esticada sem muito trabalho.

Liderado por Joerg Lahann, o Professor Colegiado Wolfgang Pauli de Engenharia Química e diretor do Instituto de Biointerfaces da U-M, os engenheiros construíram uma grade de cubículos em microescala, cada meio milímetro de lado. Então, eles despejaram repetidamente uma solução contendo fibronectina sobre a superfície usando um tubo que lentamente virava de ponta a ponta. O puxão do líquido em movimento foi suficiente para extrair a fibronectina em redes de fibras que se entrelaçaram por toda a estrutura.

"Com esta maneira projetada de atrair proteínas em uma rede de fibras, podemos produzir um ambiente mais natural para o cultivo de culturas de células cancerosas que nos permitem testar drogas ou compreender a biologia do câncer, "Lahann disse.

A equipe de Lahann entregou as estruturas para dois pesquisadores de câncer, Luker e Max Wicha, o professor de Oncologia Madeline e Sidney Forbes. Eles usaram as estruturas para cultivar células que foram removidas de pacientes com câncer de mama por meio da drenagem de bolsas de fluido que podem se acumular no abdômen e no tórax à medida que a doença progride.

Embora as células cancerosas representem apenas cerca de 5% das células nesses fluidos, eles dominaram a população de células após alguns dias a uma semana na rede de fibronectina. E os pesquisadores do câncer ficaram impressionados.

"Tem havido muitas tecnologias e abordagens concebidas para tentar cultivar células cancerosas em cultura que não funcionaram tão bem. A maioria das células cancerosas morrem quando cultivadas em condições artificiais, "Luker disse." Neste sistema, poderíamos desenvolver as culturas de maneira bastante consistente, pelo menos por curtos períodos de tempo. "

Além disso, as células pareciam mudar à medida que cresciam na rede de fibronectina, tornando-se mais parecido com o tipo de células que se acredita espalhar o câncer para outras partes do corpo. Isso pode ser uma vantagem para testar drogas contra o câncer, como essas células são mais importantes para matar.

Contudo, esse viés impediria experimentos que exploram a biologia do câncer - por exemplo, identificar as influências que levam as células a se tornarem mais agressivas ou benignas. No futuro, a equipe pode investigar se as mudanças na forma como a rede de fibronectina está estruturada podem remover esse viés.

O estudo está publicado na revista Materiais avançados .