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El cultivo celular in vitro es una técnica de investigación robusta, rápida y ampliamente utilizada. Aunque los métodos tradicionales de cultivo celular son potentes, difieren mucho de un entorno in vivo. La naturaleza espacialmente restringida del cultivo celular monocapa conduce a cambios en la expresión génica, la morfología yla bioquímica 1,2,3. Las técnicas de cultivo tridimensional (3D) abordan esta disparidad, ya que las células se cultivan en un andamio que simula la matriz extracelular (ECM) presente en órganos y tejidos. En el cultivo 3D, las células muestran morfología y comportamiento más parecidos a los observados in vivo 4,5 Sin embargo, el cultivo 3D por sí solo no recapitula completamente los muchos componentes de un microambiente in vivo porque carece de contribuciones de otros tiposcelulares 6.
Las interacciones directas (contacto entre células) e indirectas entre células juegan un papel fundamental en el comportamiento de las células in vivo 7,8. Recapitular estas interacciones requiere modelos de cocultivo 3D, donde varios tipos celulares se cultivan juntos en un entorno 3D. Utilizando estas técnicas, se puede establecer un entorno de crecimiento in vivo similar a la in vitro, mejorando la relevancia biológica de losresultados 9,10. Sin embargo, cuanto más específico es el entorno requerido para un experimento concreto, más compleja se vuelve la metodología. No existe un sistema modelo estandarizado que pueda utilizarse para estudiar las interacciones célula-célula entre células separadas por una matriz de membrana basal. Por ello, este protocolo fue diseñado para simular las interacciones célula-célula que ocurren a través de una matriz de membrana basal de manera robusta y reproducible. Adaptada de un modelo de cultivo 3D previamenteestablecido 11, la técnica utiliza una capa de Matrigel, denominada gel ECM, para separar físicamente dos tipos celulares diferentes en cultivo mientras permite el paso de factores secretados. Originalmente fue diseñado para estudiar el impacto indirecto de los adipocitos en las células mesenquimales del cáncer de mama, pero puede modificarse fácilmente para acomodar una variedad de tipos celulares. Se debe considerar cuidadosamente si este método es apropiado para un diseño experimental dado. Este método no permite la interacción directa célula-célula y, por tanto, debería limitarse a modelar escenarios in vivo que impliquen comunicación indirecta entre células a través de una matriz basal de membrana. Por ejemplo, este sistema no sería ideal para modelar las interacciones entre las células T citotóxicas y las células tumorales, ya que suelen interactuar directamente. En su lugar, consideremos escenarios biológicos en los que una membrana basal separa de forma natural los dos tipos celulares de interés. Por ejemplo, este método podría aplicarse al estudio de las interacciones entre células tumorales y células endoteliales vasculares antes de la intravasación.
Un método alternativo común de co-cultura 3D implica el uso de chips microfluídicos especializados, o "órgano-en-un chip (OoC)". Los sistemas OoC son potentes y pueden adaptarse a experimentos individuales, pero requieren un tiempo y recursos significativos dedicados al diseño de chips, selección de materiales, equipos periféricos, optimización y recogidade datos 12,13. Además, actualmente no existe ningún material o método estándar que pueda proporcionar las señales biológicas y físicas de la matriz de membrana basal sin interferir con el flujomicrofluídico 14. Por ello, aplicar la tecnología OoC a estudios de las interacciones célula-célula a través de la membrana basal presenta desafíos adicionales. El método descrito en este protocolo busca ofrecer una alternativa estandarizada que mantenga la relevancia y accesibilidad biológicas.