Un Tessuto 3D combinata Engineered<em&gt; In Vitro</em&gt; /<em&gt; In Silico</em&gt; Polmone tumore per predire l&#39;efficacia della droga in specifici Sfondi mutazionali

Claudia Göttlich; Lena C. Müller; Meik Kunz; Franziska Schmitt; Heike Walles; Thorsten Walles; Thomas Dandekar; Gudrun Dandekar; Sarah L. Nietzer

doi:10.3791/53885

Articolo metodologico

Un Tessuto 3D combinata Engineered

9.6K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/53885

⸱

6 aprile 2016

Claudia Göttlich^*¹ , Lena C. Müller^*¹ , Meik Kunz^*³ , Franziska Schmitt¹ , Heike Walles¹^,⁴ , Thorsten Walles² , Thomas Dandekar³ , Gudrun Dandekar¹^,⁴ , Sarah L. Nietzer¹

¹Department of Tissue Engineering and Regenerative Medicine (TERM), University Hospital Wuerzburg, ²Department of Cardiothoracic Surgery, University Hospital Wuerzburg, ³Department of Bioinformatics, University Wuerzburg, ⁴Translational Center Wuerzburg, Fraunhofer Institute Interfacial Engineering and Biotechnology IGB

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Presentiamo un modello tridimensionale (3D) di cancro del polmone basato su un'impalcatura biologica di collagene per studiare la sensibilità verso terapie mirate al cancro del polmone non a piccole cellule (NSCLC). Dimostriamo diverse tecniche di lettura per determinare l'indice di proliferazione, l'apoptosi e lo stato di transizione epitelio-mesenchimale (EMT). I dati raccolti sono integrati in un modello in silico per la previsione della sensibilità ai farmaci.

Abstract

Nel presente studio, abbiamo combinato un 3D polmone modello in vitro tumore con un modello in silico per ottimizzare le previsioni di risposta ai farmaci sulla base di uno specifico background mutazionale. Il modello è generato su un ponteggio suina decellularized che riproduce le caratteristiche tessuto-specifici per quanto riguarda la composizione della matrice extracellulare e l'architettura tra cui la membrana basale. Abbiamo standardizzato un protocollo che permette la generazione di tessuto tumorale artificiale entro 14 giorni di cui tre giorni di trattamento farmacologico. Il nostro articolo fornisce diversi descrizioni dettagliate di 3D lettura le tecniche di screening, come la determinazione del indice di proliferazione Ki67 colorazione, l'apoptosi da surnatanti da M30-ELISA e la valutazione dei epiteliale di transizione mesenchimale (EMT), che sono strumenti utili per valutare l'efficacia delle composti terapeutici. Abbiamo potuto dimostrare rispetto alla cultura 2D una riduzione della proliferazione nel nostro modello di tumore in 3D che è relatcato alla situazione clinica. Nonostante questa proliferazione più bassa, il modello previsto EGFR risposte farmacologiche -targeted correttamente in base allo stato biomarker come dimostra il confronto delle linee cellulari di carcinoma del polmone HCC827 (EGFR -mutated, KRAS wild-type) e A549 (EGFR wild-type, KRAS - mutato) trattati con il gefitinib inibitore della tirosin-chinasi (TKI). Per studiare le risposte farmacologiche di cellule tumorali più avanzate, abbiamo indotto EMT da un trattamento a lungo termine con TGF-beta-1 come valutato dal vimentina / immunofluorescenza pan-citocheratina. Un flusso-bioreattore è stato impiegato per regolare la cultura a condizioni fisiologiche, che ha migliorato la generazione dei tessuti. Inoltre, mostriamo l'integrazione di risposta ai farmaci in seguito al trattamento con Gefitinib o TGF-beta-1 stimolazione - apoptosi, indice di proliferazione e EMT - in un valore booleano nel modello di silico. Inoltre, spieghiamo le risposte come farmaco di cellule tumorali con uno specifico background mutazionale e conteggioerstrategies contro la resistenza possono essere previsti. Siamo sicuri che il nostro 3D nell'approccio vitro in particolare con la sua espansione in silico fornisce un valore aggiunto per il test anti-droga preclinica in condizioni più realistiche che in coltura cellulare 2D.

Introduzione

L'industria farmaceutica sta affrontando alti tassi di attrito fino al 95% nel campo del trattamento del cancro in fase clinica causando costi enormi ^1-5. Una ragione di questo deficit è il fatto che attualmente efficacia di potenziali nuovi composti è valutata in screening su larga scala su colture cellulari 2D su linee cellulari di cancro o in modelli animali. I modelli animali hanno una maggiore complessità, ma ci sono differenze cruciali tra i topi e gli uomini ^6,7. Negli ultimi dieci anni, modelli di cancro 3D utilizzando diversi approcci sono stati generati per colmare il divario tra la cultura 2D delle linee di cellule di cancro e di ....