Creación de modelos de piel para numerosas aplicaciones, desde el monocultivo bidimensional (2D) hasta el multicultivo tridimensional (3D)
20 de octubre de 2023
Aquí, presentamos procedimientos económicos y simples para introducir varios modelos de piel en 3D para la investigación de rutina en un laboratorio de cultivo celular. Los investigadores pueden crear modelos adaptados a sus necesidades sin depender de modelos disponibles en el mercado.
Nuestro reto consiste en analizar la citotoxicidad de los ingredientes antes de su uso cosmético o médico. Los modelos comerciales de piel en 3D, limitados a alrededor de tres tipos de células, no reflejan la complejidad real de la piel. Y la piel tiene diversos tipos de células con funciones esenciales, lo que plantea un desafío para evaluar con precisión el impacto de los ingredientes.
Nuestros hallazgos indican que el método de adhesión de la célula limitante produjo esferas más bien formadas en comparación con los métodos comúnmente utilizados. Además, exige menos manipulación, lo que garantiza una mayor estabilidad de la esfera. En nuestro equivalente cutáneo, utilizamos hasta cuatro tipos de células cutáneas, a diferencia de los modelos comerciales que suelen incorporar un máximo de tres tipos de células.
Común a estos modelos celulares es la falta de precisión en la representación de la interacción real. Si bien los equivalentes comerciales de piel en 3D ofrecen una mejor representación de los tejidos, su costo limita el uso generalizado. En consecuencia, nuestros modelos autoestablecidos permiten experimentos iniciales rentables en una plataforma más realista.
Nuestros protocolos describen formas asequibles y sencillas de crear modelos de piel en 3D personalizados, que abarcan esferas y equivalentes. A diferencia de las opciones comerciales, nuestros modelos ofrecen una apariencia y composición ajustables y adaptadas a los requisitos del estudio. El método es accesible, no exige habilidades o equipos especializados, lo que los hace replicables incluso por investigadores novatos.
Nuestro objetivo es resaltar la simplicidad de la creación de varios modelos celulares en 3D, al tiempo que enfatizamos el valor de los modelos comerciales certificados en la investigación. Hacemos hincapié en la importancia de utilizar modelos realistas, como esferas y equivalentes. Mostrar cómo las células hacen modelos puede ayudar a preseleccionar las condiciones de prueba antes de emplear modelos certificados.
Descripción general
Este artículo presenta procedimientos sencillos y económicos para crear modelos cutáneos tridimensionales personalizados en laboratorios de cultivo celular. Estos modelos pueden adaptarse a necesidades específicas de investigación, proporcionando una plataforma más realista para probar ingredientes y citotoxicidad.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Cultivo celular
- Modelos de piel 3D
- Pruebas de citotoxicidad
Antecedentes
- Los modelos comerciales de piel 3D tienen una diversidad limitada de tipos celulares.
- La complejidad real de la piel incluye diversos tipos celulares con funciones esenciales.
- Los modelos celulares 2D carecen de precisión para representar las interacciones reales.
- El costo limita el uso generalizado de los modelos comerciales 3D.
Objetivo del estudio
- Desarrollar métodos asequibles y sencillos para crear modelos de piel en 3D.
- Permitir a los investigadores realizar experimentos preliminares en plataformas realistas.
- Destacar la importancia de utilizar modelos realistas para las pruebas de ingredientes.
Métodos Utilizados
- Preparación de suspensiones de células dérmicas a partir de queratinocitos, fibroblastos y melanocitos.
- Método de gota colgante para crear esferas celulares.
- Método de adhesión celular limitante para formar agregados estables.
- Monitoreo del crecimiento celular y la morfología mediante microscopía óptica.
Resultados principales
- Los modelos autodefinidos pueden incorporar hasta cuatro tipos de células.
- Métodos de adhesión celular limitantes producen esferas más estables y con mejor forma.
- Los modelos personalizados permiten una mejor representación de la complejidad de la piel.
- Los modelos son replicables incluso por investigadores novatos.
Conclusiones
- Los modelos personalizados de piel 3D ofrecen una alternativa rentable frente a las opciones comerciales.
- Los modelos realistas son fundamentales para pruebas precisas de ingredientes.
- Protocolos sencillos hacen que estos modelos sean accesibles para investigaciones de rutina.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Avanzar desde monocultivos en 2D hasta modelos de piel multicelulares tridimensionales personalizables responde a la necesidad de plataformas fisiológicamente relevantes y rentables para pruebas de ingredientes y citotoxicidad. Estos modelos permiten un cribado predictivo en etapas tempranas y una reducción de riesgos, especialmente dado que las limitaciones regulatorias y éticas restringen las pruebas en animales. Su accesibilidad y adaptabilidad favorecen una adopción más amplia en flujos de trabajo de descubrimiento y preclínicos, mejorando la toma de decisiones en carteras.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite investigar los efectos de compuestos en un contexto multicelular con relevancia tisular.
- Apoya la reducción de riesgos biológicos al modelar la complejidad real de la piel con hasta cuatro tipos celulares.
- Facilita una predicción confiable en la selección temprana de ingredientes o candidatos a fármacos.
Desarrollo de Pruebas y Cribado
- Proporciona sistemas 3D validados y reproducibles para pruebas cuantitativas de citotoxicidad y de ingredientes.
- Mejora la estandarización y escalabilidad del ensayo en comparación con modelos comerciales o en 2D.
- Permite un precribado confiable antes de pasar a modelos certificados o con validez regulatoria.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Permite alinear las pruebas in vitro con la arquitectura cutánea relevante para la enfermedad, garantizando una continuidad traslacional.
- Facilita el avance ajustado al riesgo al permitir predicciones preclínicas más precisas.
- Reduce la dependencia de modelos animales, alineándose con los 3R y las tendencias regulatorias.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
Estos modelos de piel 3D personalizables son adecuados desde el descubrimiento inicial hasta la evaluación preclínica, cerrando la brecha entre los ensayos celulares simples y los estudios complejos in vivo.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis y la aclaración de vías en un entorno multicelular.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos y reproducibles para la evaluación de ingredientes y citotoxicidad.
- Análisis: Permite el análisis comparativo de viabilidad celular, morfología e integridad del tejido en diferentes condiciones.
- Investigación Traducional: Ofrece una plataforma para alinear hallazgos in vitro con relevancia in vivo.
- Reutilización Empresarial: Ofrece un sistema escalable y adaptable para su uso repetido en múltiples proyectos y equipos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en estudios relacionados con la piel.
- Valor operativo: Estandariza los flujos de trabajo y posibilita la reproducibilidad sin necesidad de equipos especializados.
- Valor estratégico: Mejora las decisiones de avance o interrupción y la eficiencia del capital al permitir cribados tempranos y realistas.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de candidatos con mayor relevancia biológica.
Consideraciones de Implementación
- Requiere conocimientos básicos de cultivo celular, accesible tanto para investigadores novatos como experimentados.
- Necesita equipo de laboratorio estándar; no requiere instrumentación especializada.
- Exige estandarización entre equipos para la reproducibilidad y la comparabilidad de los datos.
- Adaptable a diferentes tipos celulares y requisitos experimentales.
- Las limitaciones incluyen la variabilidad del manejo manual y el riesgo de deformación de las esferas durante la transferencia.
