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El cáncer colorrectal (CCR) sigue siendo la segunda causa principal de muertes asociadas al cáncer en el mundo1. El desarrollo de la CCR es el resultado de una progresiva adquisición y acumulación de mutaciones genéticas y/o alteraciones epigenéticas2,3,incluyendo la activación de oncogenes e inactivación de genes supresores tumorales3,4. Además, los factores no genéticos (por ejemplo, el microambiente) pueden contribuir y promover la transformación oncogénica y, por lo tanto, participar en la evolución de los CCR5. Es importante destacar que los CRCs están compuestos por diferentes poblaciones celulares, incluyendo CSCs indiferenciados y células tumorales a granel que muestran algunos rasgos de diferenciación, que constituyen una estructura jerárquica que recuerda a la organización del epitelio en una cripta normal del colon6,7.
Se considera que las CSCs son responsables de la aparición del tumor8,su mantenimiento y crecimiento, capacidad metastásica y resistencia a las terapias convencionales6,7. Dentro de los tumores, las células cancerosas, incluidas las CSCs, muestran un alto nivel de heterogeneidad y complejidad en términos de sus distintos perfiles mutacionales y epigenéticos, diferencias morfológicas y fenotípicas, expresión génica, metabolismo, tasas de proliferación y potencial metastásico9. Por lo tanto, para comprender mejor la biología del cáncer, la progresión tumoral y la adquisición de resistencia a la terapia y su traducción en tratamientos efectivos, los modelos preclínicos humanos que capturan esta heterogeneidad y jerarquía del cáncer son importantes10,11.
Las variedades de células ines vitro del cáncer 2D se han utilizado durante mucho tiempo y proporcionan penetraciones valiosas en el desarrollo del tumor y los mecanismos que son la base de la eficacia de moléculas terapéuticas. Sin embargo, su limitación con respecto a la falta de heterogeneidad fenotípica y genética encontrada en los tumores originales es ahora ampliamente reconocida12. Por otra parte, los nutrientes, el oxígeno, los gradientes de pH y el microambiente tumoral no se reproducen, siendo el microambiente especialmente importante para el mantenimiento de diferentes tipos celulares, incluidas las CSCs11,12. Para superar estos principales inconvenientes, se han desarrollado varios modelos 3D para abordar y reproducir experimentalmente la complejidad y heterogeneidad de los cánceres. En efecto, estos modelos recapitulan la heterogeneidad celular tumoral, las interacciones célula-célula y la arquitectura espacial, similares a las observadas in vivo12,13,14. Los organoides tumorales primarios establecidos a partir de tumores frescos, así como los esferoides derivados de líneas celulares, se emplean en gran medida15,16.
Los esferoides se pueden cultivar de una manera libre de andamios o basada en andamios para forzar a las células a formarse y crecer en agregados celulares. Los métodos libres de andamios se basan en el cultivo de células en condiciones no adherentes (por ejemplo, el método de colgar y soltar o placas de fijación ultrabajos), mientras que los modelos basados en andamios se basan en biomateriales naturales, sintéticos o híbridos para cultivar células12,13,14. Los esferoides basados en andamios presentan diferentes desventajas, ya que la formación final del esferoide dependerá de la naturaleza y composición del (bio)material utilizado. Aunque los métodos de esferoides sin andamios disponibles hasta ahora no se basan en la naturaleza del sustrato, generan esferoides que varían en estructura y tamaño17,18.
Este trabajo tuvo como objetivo diseñar un sistema de cultivo 3D robusto y reproducible de esferoides, de tamaño homogéneo, compuesto por células de adenocarcinoma de colon Caco2 para estudiar la biología csc. Las células Caco2 son de particular interés debido a su capacidad para diferenciarse con el tiempo19,20,lo que sugiere fuertemente un potencial similar al tallo. Por consiguiente, la cultura de largo plazo de los esferoides reveló la presencia de diversas poblaciones del CSC con diversas respuestas a la quimioterapia.