El cáncer de mama es un tumor maligno que surge en los tejidos epiteliales mamarios debido a alteraciones genéticas, desregulación hormonal y otros factores patógenos. Es la malignidad más común entre mujeres en todo el mundo y presenta patrones epidemiológicos únicos y una considerable heterogeneidadintratumoral 1,2. DOX, un agente quimioterapéutico de primera línea, se intercala en el ADN, inhibe la actividad de la topoisomerasa II e induce la ruptura de la cadena de ADN, desencadenando finalmente la apoptosis en las célulastumorales 3. Los sistemas tradicionales de cultivo celular bidimensional tienen limitaciones para recapitular la compleja organización celular y la heterogeneidad de los tumores de mama. En cambio, las BCO son estructuras tridimensionales derivadas de tejidos tumorales del paciente que conservan las características clave del tumor original, incluyendo la composición celular, la arquitectura tisular y los fenotipos moleculares. Cabe destacar que los modelos de BCO demuestran una alta concordancia con las respuestas clínicas a los fármacos; para un agente terapéutico dado, la concordancia de respuesta negativa alcanza el 100%, y la concordancia de respuesta positiva alcanza el 98% entre BCOs y el pacientecorrespondiente 4.
Los BCOs sirven como un modelo avanzado in vitro que recapitula características estructurales y funcionales clave de tumores primarios y se han aplicado ampliamente para investigar la tumorigénesis, la progresión de la enfermedad y la resistenciaterapéutica 5. La iniciación tumoral en el cáncer de mama suele depender de la inactivación cooperativa de múltiples genes supresores tumorales, como TP53, PTEN, RB1 y NF1, ya que las alteraciones de un solo gen son insuficientes para provocar la transformación maligna del epitelio mamario normal. Este proceso va acompañado de pérdida de polaridad celular, desorganización arquitectónica y proliferación descontrolada 6,7,8.
El ensayo de cometas (también conocido como electroforesis en gel unicelular, SCGE) es un método clásico para evaluar el daño al ADN a nivel de célula única. La técnica fue introducida por primera vez por Rydberg y Johanson en 1978, y posteriormente perfeccionada por Ostling y Johanson, quienes establecieron el ensayo de cometas neutros para detectar rupturas de doble cadena de ADN. En 1988, Singh y sus colegas incorporaron condiciones de electroforesis alcalina, permitiendo la detección de rupturas de cadena simple de ADN, sitios abásicos y lesiones álcali-lábiles, ampliando sustancialmente la aplicabilidad delensayo 9. El principio fundamental del ensayo de cometas es que la movilidad electroforética del ADN depende de la integridad del ADN. Tras la incrustación y lisis de agarosa para eliminar membranas celulares y proteínas, los fragmentos de ADN dañados migran hacia el ánodo durante la electroforesis para formar una "cola cometa", mientras que el ADN intacto permanece cerca del lugar de carga, formando la "cabeza del cometa"10. Parámetros como la longitud de la cola, el porcentaje de ADN de la cola (% de ADN de cola) y el momento de la cola oliva permiten una evaluación semicuantitativa o cuantitativa del daño en el ADN, y los diseños experimentales de curso temporal pueden utilizarse para evaluar la capacidad de reparación del ADN. Debido a su alta sensibilidad, bajos requisitos de entrada de muestras y relativa simplicidad procedimental, el ensayo cometa ha sido ampliamente utilizado en toxicología genética, biología del cáncer y estudios de respuesta a fármacos, especialmente para evaluar daños en el ADN inducidos por agentes quimioterapéuticos y radioterapia, así como mecanismos de resistencia de células tumorales. El ensayo es muy sensible a las condiciones experimentales y a la variabilidad procedimental, y la reproducibilidad y la comparabilidad entre laboratorios dependen de flujos de trabajo estandarizados y análisis automatizadode imágenes 11. En los últimos años, la incorporación de software de imagen de alto rendimiento, modelos organoides y sistemas de edición genética ha potenciado aún más la utilidad del ensayo cometa para investigar el daño en el ADN y los mecanismos de reparación, así como para evaluar las respuestas al tratamiento tumoral.
En comparación con ensayos tradicionales de daño en el ADN como la tinción por inmunofluorescencia γ-H2AX o la citometría de flujo, el ensayo de cometas proporciona un medio directo para cuantificar las rupturas físicas de cadenas de ADN a nivel de célula única. Dado que esta metodología opera de forma independiente de la expresión específica de proteínas o de la especificidad de anticuerpos, elimina efectivamente los resultados falsos negativos derivados de variaciones en los estados del ciclo celular o aberraciones en las vías de respuesta al daño delADN 12. Además, a diferencia de los cultivos monocapa bidimensionales convencionales, el modelo organoide tridimensional utilizado en este estudio recapitula con mayor fidelidad la compleja arquitectura espacial, las interacciones de matrices extracelulares y los gradientes de permeación de fármacos de tumores in vivo. Mientras que los modelos tradicionales de líneas celulares suelen sobrestimar la genotoxicidad debido a la sobreexposición artificial a fármacos, la plataforma organoide evalúa el daño al ADN inducido por DOX dentro de un microambiente que refleja estrechamente las condiciones fisiológicas clínicas, mejorando así sustancialmente la fiabilidad y el valor traslacional de este paradigmade cribado 13.
A pesar de las ventajas sustanciales del ensayo de cometa integrado en organoides establecido en este estudio para evaluar daños en el ADN, su implementación práctica requiere una cuidadosa consideración de varias limitaciones técnicas y parámetros de aplicabilidad relacionados con la entrada de muestras. El protocolo requiere una disociación enzimática exhaustiva pero suave de los organoides para obtener una suspensión unicelular altamente viable. Una densidad de siembra de 15.000–20.000 células primarias de cáncer de mama por cada 100 μL de la matriz basal de la membrana basal (~200 células/1 μL) mantiene la señalización paracrina intercelular necesaria para la formación robusta de esferas, al tiempo que previene la necrosis central inducida por la hiperdensidad y el rápido agotamiento de nutrientes. En cuanto a la ventana terapéutica, este ensayo requiere una calibración cuidadosa de la concentración de DOX y la duración de la exposición para evitar una muerte celular excesiva (>20–30%). La exposición supraletal a drogas genera una abundancia de cometas "erizos", que ocultan señales reales de daño en el ADN y confían la interpretación de los datos. En cuanto a las limitaciones del ensayo, el bajo rendimiento inherente del ensayo estándar de cometas alcalinos lo hace inadecuado para el cribado de fármacos de alto consumo. Además, esta técnica exige una rigurosa estandarización de los procedimientos experimentales—incluyendo la estabilidad de adherencia del gel, duración del desenrollado alcalino y uniformidad electroforética—ya que incluso pequeñas desviaciones operativas pueden introducir errores sistémicos sustanciales.
En conclusión, este protocolo establece las BCOs humanas y demuestra la viabilidad de aplicar el ensayo cometa para cuantificar el daño al ADN inducido por DOX. Tras el tratamiento DOX de 8 μM de BCOs completamente establecidos, se evaluó el daño en el ADN mediante el ensayo de cometa. Este enfoque permite una evaluación estable y directa del daño en el ADN inducido por DOX.