Cercetătorii Penn State pun bazele pentru crearea precisă a modelelor tumorale

Cercetătorii Penn State pun bazele pentru crearea precisă a modelelor tumorale

Cercetătorii de la Universitatea Penn State au reușit să imprime în 3D tumorile cancerului de sân și să le trateze într-un studiu revoluționar pentru a înțelege mai bine boala, care este o cauză principală de deces la nivel mondial.

Această premieră științifică pune bazele producției precise de modele tumorale. Progresul va permite cercetarea și dezvoltarea viitoare a terapiilor pentru cancer fără utilizarea „in vivo”; sau „în animal” –; Experiment.

Acest lucru ne va ajuta să înțelegem modul în care celulele imune umane interacționează cu tumorile solide. Am dezvoltat un instrument care servește drept platformă de testare clinică pentru siguranța și evaluarea precisă a terapiilor experimentale. Este, de asemenea, o platformă de cercetare pentru imunologi și biologi pentru a înțelege cum crește tumora, cum interacționează cu celulele umane și cum se metastazează și se răspândește în tot corpul.

Ibrahim Ozbolat, profesor de inginerie și mecanică, inginerie biomedicală și neurochirurgie la Universitatea Penn State și autor principal al studiului

Laboratorul Ozbolat este specializat în imprimarea 3D pentru a produce o serie de țesuturi pentru sănătatea umană. Două articole de jurnal despre munca laboratorului folosind bioprintarea 3D pentru a sprijini cercetarea cancerului de sân au fost publicate recent în Advanced Functional Materials and Biofabrication.

Cercetatorii au folosit o tehnica relativ noua numita bioprintare asistata de aspiratie pentru a localiza cu precizie tumorile in trei dimensiuni si a crea tesutul. Cercetătorii au modelat apoi țesutul într-un model de tumoră mamară vascularizată pe mai multe scară, cu vase de sânge, despre care au descoperit că răspunde la chimioterapie și medicamentele de imunoterapie pe bază de celule.

Echipa a validat mai întâi acuratețea modelului lor tumoral tratându-l cu doxorubicină, un medicament de chimioterapie pe bază de antracicline, utilizat în mod obișnuit pentru a trata cancerul de sân. Când cercetătorii au descoperit că tumora bioprintată a răspuns la chimioterapie, au testat-o ​​în colaborare cu Dr. Derya Unutmaz, imunolog la Laboratorul Jackson, a dezvoltat un tratament de imunoterapie pe bază de celule pentru tumoră.

Cercetătorii au folosit celule umane CAR-T modificate prin modificarea genelor pentru a recunoaște și a viza o formă agresivă de celule canceroase de sân. După ce celulele CAR-T editate au circulat prin tumoră timp de 72 de ore, cercetătorii au descoperit că celulele din tumora bioprintată au generat un răspuns imunitar pozitiv și luptau cu celulele canceroase.

„Modelul nostru este format din celule umane, dar ceea ce facem este o versiune foarte simplificată a corpului uman”, a spus Ozbolat. „Există multe detalii în micromediul nativ pe care nu le putem replica sau nici măcar să le luăm în considerare. Ne străduim pentru simplitate în complexitate. Vrem să avem o înțelegere fundamentală a modului în care funcționează aceste sisteme – și avem nevoie de asta.” Procesul de creștere trebuie simplificat, deoarece nu avem timp să așteptăm ca tumorile să crească în ritmul lor natural.”

Ozbolat a explicat că, în ciuda progreselor remarcabile în tratamentul cancerului, există o lipsă de platforme preclinice pentru testarea medicamentelor experimentale împotriva cancerului. Bazându-se pe studiile clinice pentru a testa eficacitatea tratamentelor limitează în cele din urmă traducerea clinică de succes a terapiei pentru cancer, a spus el. Dezvoltarea modelelor bioprintate ar putea deschide ușa către modalități cu totul noi de a înțelege micromediul tumoral și răspunsul imun al organismului.

„Imunoterapia s-a dovedit deja promițătoare ca tratament pentru bolile hematologice maligne”, a spus Ozbolat. „În esență, celulele imune ale pacientului sunt îndepărtate și modificate genetic pentru a fi citotoxice pentru celulele canceroase și apoi reintroduse în fluxul sanguin al pacientului. Circulația este esențială, deoarece celulele modificate trebuie să se miște în jurul corpului. În cazul tumorilor, acest tip de circulație eficientă este esențială”. nu există, așa că am dezvoltat modelul nostru pentru a înțelege mai bine cum răspund tumorile la imunoterapie.”

Ozbolat și colegii săi lucrează acum cu tumori prelevate de la pacienți reali cu cancer de sân. Cercetătorii vor aplica medicamente pentru imunoterapie tumorilor derivate de la pacient pentru a vedea cum răspund.

„Acesta este un pas important în înțelegerea complexității bolii, care este esențială dacă dorim să dezvoltăm noi terapii și terapii țintite împotriva cancerului”, a spus Ozbolat.

Ceilalți colaboratori ai studiilor sunt Madhuri Dey, Myoung Hwan Kim, Momoka Nagamine, Ece Karhan și Nazmiye Celik de la Penn State și Mikail Dogan, Lina Kozhaya și Derya Unutmaz de la Laboratorul Jackson de Medicină Genomică.

Celulele imunitare pentru cercetare au fost achiziționate comercial de la o companie privată aprobată de IRB, care furnizează Leukopaks adulți sănătoși în formă neidentificată în scopuri de cercetare. Lucrarea a fost susținută de Institutul Național al Cancerului, Fundația Națională de Știință, HG Barsumian, Fondul Memorial MD și TUBITAK.

Sursă:

Penn State

Referinţă:

Dey, M., şi colab. (2022) Chimioterapie și screening imunoterapeutic bazat pe celule T CAR pe un model de bioprint 3D al unei tumori de sân vascularizate. Materiale funcționale avansate. doi.org/10.1002/adfm.202203966.

.