Pesquisadores da Penn State estão lançando as bases para a criação precisa de modelos de tumores

Pesquisadores da Penn State estão lançando as bases para a criação precisa de modelos de tumores

Pesquisadores da Penn State University conseguiram bioimprimir em 3D tumores de câncer de mama e tratá-los em um estudo inovador para entender melhor a doença, que é uma das principais causas de morte em todo o mundo.

Esta estreia científica estabelece as bases para a produção precisa de modelos tumorais. O avanço permitirá futuras pesquisas e desenvolvimento de terapias contra o câncer sem o uso de “in vivo”; ou “no animal” –; Experimentar.

Isso nos ajudará a entender como as células imunológicas humanas interagem com tumores sólidos. Desenvolvemos uma ferramenta que serve como plataforma de testes clínicos para a segurança e avaliação precisa de terapias experimentais. É também uma plataforma de pesquisa para imunologistas e biólogos compreenderem como o tumor cresce, como interage com as células humanas e como metastatiza e se espalha por todo o corpo.”

Ibrahim Ozbolat, professor de engenharia e mecânica, engenharia biomédica e neurocirurgia na Penn State University e autor sênior do estudo

O laboratório da Ozbolat é especializado em impressão 3D para produzir uma variedade de tecidos para a saúde humana. Dois artigos de periódicos sobre o trabalho do laboratório usando bioimpressão 3D para apoiar a pesquisa do câncer de mama foram publicados recentemente na Advanced Functional Materials and Biofabrication.

Os pesquisadores usaram uma técnica relativamente nova chamada bioimpressão assistida por aspiração para localizar com precisão os tumores em três dimensões e criar o tecido. Os pesquisadores então moldaram o tecido em um modelo de tumor de mama vascularizado em múltiplas escalas com vasos sanguíneos, que eles descobriram ser responsivo à quimioterapia e a medicamentos de imunoterapia baseados em células.

A equipe primeiro validou a precisão do seu modelo tumoral tratando-o com doxorrubicina, um medicamento quimioterápico à base de antraciclina comumente usado para tratar o câncer de mama. Quando os pesquisadores descobriram que o tumor bioimpresso respondia à quimioterapia, eles o testaram em colaboração com o Dr. Derya Unutmaz, imunologista do Laboratório Jackson, que desenvolveu um tratamento de imunoterapia baseado em células para o tumor.

Os pesquisadores usaram células CAR-T humanas modificadas por meio de edição genética para reconhecer e atingir uma forma agressiva de células de câncer de mama. Depois que as células CAR-T editadas circularam pelo tumor por 72 horas, os pesquisadores descobriram que as células do tumor bioimpresso geraram uma resposta imunológica positiva e estavam combatendo as células cancerígenas.

“Nosso modelo é feito de células humanas, mas o que estamos fazendo é uma versão muito simplificada do corpo humano”, disse Ozbolat. "Há muitos detalhes no microambiente nativo que não podemos replicar ou mesmo considerar. Buscamos a simplicidade dentro da complexidade. Queremos ter uma compreensão fundamental de como esses sistemas funcionam - e precisamos disso." O processo de crescimento precisa ser simplificado, pois não temos tempo para esperar que os tumores cresçam no seu ritmo natural.”

Ozbolat explicou que, apesar dos avanços notáveis ​​no tratamento do cancro, há uma falta de plataformas pré-clínicas para testar medicamentos experimentais contra o cancro. Depender de ensaios clínicos para testar a eficácia dos tratamentos limita, em última análise, a tradução clínica bem-sucedida da terapêutica contra o câncer, disse ele. O desenvolvimento de modelos bioimpressos poderia abrir portas para maneiras inteiramente novas de compreender o microambiente tumoral e a resposta imunológica do corpo.

“A imunoterapia já se mostrou promissora como tratamento para doenças malignas hematológicas”, disse Ozbolat. "Essencialmente, as células imunológicas do paciente são removidas e geneticamente modificadas para serem citotóxicas para as células cancerígenas e depois reintroduzidas na corrente sanguínea do paciente. A circulação é crucial porque as células modificadas precisam se mover pelo corpo. Com os tumores, esse tipo de circulação eficaz é essencial." não existe, então desenvolvemos nosso modelo para entender melhor como os tumores respondem à imunoterapia”.

Ozbolat e seus colegas estão agora trabalhando com tumores retirados de pacientes reais com câncer de mama. Os pesquisadores aplicarão medicamentos de imunoterapia em tumores derivados de pacientes para ver como eles respondem.

“Este é um passo importante na compreensão da complexidade da doença, que é essencial se quisermos desenvolver novas terapêuticas e terapias direcionadas contra o cancro”, disse Ozbolat.

Os outros colaboradores nos estudos são Madhuri Dey, Myoung Hwan Kim, Momoka Nagamine, Ece Karhan e Nazmiye Celik da Penn State, e Mikail Dogan, Lina Kozhaya e Derya Unutmaz do Jackson Laboratory for Genomic Medicine.

As células imunológicas para a pesquisa foram adquiridas comercialmente de uma empresa privada aprovada pelo IRB que fornece Leukopaks adultos saudáveis ​​em forma desidentificada para fins de pesquisa. O trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional do Câncer, pela National Science Foundation, pelo HG Barsumian, pelo MD Memorial Fund e pela TUBITAK.

Fonte:

Estado da Pensilvânia

Referência:

Dey, M., et al. (2022) Chemotherapeutics e triagem imunoterapêutica baseada em células T CAR em um modelo de bioimpressão 3D de um tumor de mama vascularizado. Materiais funcionais avançados. doi.org/10.1002/adfm.202203966.

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