Sistemas de cultivo (3D) tridimensional recapitulan las interacciones entre las células y su matriz extracelular circundante (ECM) en los tejidos nativos mejores que sus dos dimensiones (2D) homólogos1,2. Los avances en ingeniería tisular han dado plataformas 3D, sofisticada cultura que permitan nuevas investigaciones controladas en componentes físicos y químicos 1) cómo la Matriz microambiente afectan células comportamientos y 2) eficacia de terapéutica estrategias para un número de enfermedades, incluyendo cáncer2. Mientras que en vitro modelos no pueden explicar por factores sistémicos, tales como señales de endocrinos e inmunes y por lo tanto no pueden sustituir completamente en vivo modelos, ofrecen varias ventajas incluyendo reproducibilidad, control experimental, accesibilidad y velocidad. Aquí, describimos el uso de hidrogeles cerebro mimética en que 3D, cultivos de células de tumor de cerebro paciente derivado capturan muchos aspectos de la fisiología del tumor, en particular, la dinámica de adquirir tratamiento resistencia3. En comparación con otros métodos en vitro , estas culturas representan mejor en vivo tumor modelos y observaciones clínicas3.
Glioblastoma (GBM) es el cáncer más frecuente y letal que origina en el cerebro, con una supervivencia media de sólo 1-2 años4,5. En los últimos años, muchos estudios se han centrado en la influencia del entorno de la matriz del tumor en GBM6,7,8. El ECM cerebro único se ha divulgado para afectar la migración celular GBM, proliferación y resistencia terapéutica6,7,8,9,10,11 , 12. ácido hialurónico (ah) es un abundante glicosaminoglicano (GAG) en el cerebro, donde interactúa con otros GAGs y proteoglicanos para formar un hidrogel como malla13. Muchos estudios han reportado HA sobreexpresión en tumores GBM y sus efectos posteriores sobre cáncer progresión8,9,13,14,15,16 ,17. Otros componentes del ECM también afectan GBM tumor invasión y crecimiento6,7,15,18. Por ejemplo, fibronectina y vitronectina, que típicamente son overexpressed en GBM, inducen heterodimerization de receptores celulares de superficie de integrinas a través de unión a la secuencia de "Servicios" e inician complejas cascadas de señalización que promueven la supervivencia del tumor19 ,20,21. Además de influencias bioquímicas, propiedades físicas de la matriz del tejido también afectan GBM progresión22,23.
Adquisición continua de la resistencia a las terapias es uno de los principales impulsores de GBM mortalidad4. Drogas que muestran resultados prometedores en modelos 2D o gliomasphere han fracasado en posteriores estudios en animales y casos clínicos3, indicando que los efectos de factores microambiental contribuyeron significativamente a GBM tumor respuesta1. Mientras que los modelos animales pueden proporcionar un 3D, fisiológicamente apropiado microambiente a las células de pacientes investigaciones y generar resultados clínicamente relevantes24,25, la complejidad del cerebro microambiente en vivo hace difícil para determinar que características, incluyendo las interacciones célula-matriz, son los resultados biológicos claves específicos. Identificación de nuevas dianas terapéuticas se beneficiará de la utilización de plataformas de cultura simplificado en el que se definen propiedades bioquímicas y biofísicas.
A diferencia de los modelos de biomaterial previamente divulgados del GBM tumor microambiente26,27 que no han logrado cierto control ortogonal sobre determinadas características bioquímicas y físicas de la ECM, la plataforma de biomaterial reportado aquí permite la disociación de las contribuciones de múltiples funciones de independiente al fenotipo de la célula GBM. Aquí, presentamos un sistema de hidrogel basado en HA, ortogonalmente regulables, para cultura 3D de células derivadas del paciente GBM. Los hidrogeles están formados de dos componentes de polímero: HA 1) biológicamente activa y 2) biológicamente inerte polietilenglicol (PEG). PEG es un ampliamente utilizado material biocompatible e hidrofílico con adsorción baja en proteínas y de inmunogenicidad mínima28. Aquí, aproximadamente el 5% de moléculas de ácido glucurónico en cadenas HA son funcionalizado con grupos tiol para reticulación en una 4-brazo-clavija comercialmente disponible con maleimides vía la adición tipo Michael. En su forma más común en el cuerpo, HA existe en cadenas de alto peso molecular (HMW). Aquí, un bajo grado de modificación de HMW HA (500-750 kDa) ayuda a conservar las interacciones nativas de HA y sus receptores celulares, incluyendo CD4429. Sustituyendo PEG-tiol tiol HA manteniendo una constante relación molar de tioles totales a maleimides, HA concentración puede ser disociada de propiedades mecánicas de los hidrogeles resultantes. Además, pueden utilizarse controles estequiométricos conjugar terminó de cisteína de péptidos a un número definido de promedio de brazos maleimida terminado en cada 4-brazo-PEG. Incorporación de péptidos derivados de ECM, adhesivo permite interacción con integrinas en las células cultivadas, a través del cual las señales bioquímicas y químicas son transduced1. Además de maleimida-tiol se produce muy rápidamente en condiciones fisiológicas, minimizando el tiempo requerido para la encapsulación de la célula y maximizar la supervivencia de células derivadas del paciente. Por otra parte, las culturas hidrogel pueden tratarse como espécimen de tejido típico y son compatibles con técnicas de caracterización estándar incluyendo Western Blot, citometría de flujo y tinción de inmunofluorescencia. El siguiente protocolo describe el procedimiento para la fabricación de los hidrogeles, establecer cultivos 3D de células derivadas del paciente GBM y técnicas de análisis bioquímico.