La capacità di modellare le cellule epiteliali in vitro è stata il fondamento della moderna ricerca biomedica perché cattura caratteristiche cellulari che non sono accessibili in vivo. Ad esempio, la crescita di linee cellulari epiteliali in un piano bidimensionale può fornire una valutazione dei cambiamenti molecolari che si verificano in una cellula epiteliale durante la proliferazione1. Inoltre, la misurazione della regolazione dinamica tra segnalazione ed espressione genica è limitata nei sistemi in vivo 2. Nella ricerca sul cancro, la modellazione della linea cellulare epiteliale del cancro ha permesso l'identificazione dei driver molecolari della progressione della malattia e dei potenziali bersagli farmacologici3. Tuttavia, la crescita di linee cellulari epiteliali tumorali su un piano bidimensionale ha dei limiti, poiché la maggior parte sono geneticamente immortalate e modificate, spesso di natura clonale, selezionate per la loro capacità di crescere in condizioni non fisiologiche, limitate nella loro valutazione dell'architettura tridimensionale (3D) del tessuto tumorale e non modellano adeguatamente le interazioni del microambiente all'interno di un ambiente tissutale realistico4. Questi vincoli sono particolarmente evidenti nella modellazione delle metastasi, che in vivo include diverse fasi biologiche distinte, tra cui invasione, disseminazione, circolazione e colonizzazione nel sito dell'organo distante5.
Gli organoidi epiteliali del cancro sono stati sviluppati per ricapitolare meglio l'ambiente 3D e il comportamento dei tumori 6,7,8. Gli organoidi sono stati inizialmente sviluppati da singole cellule della cripta intestinale LRG5+ e differenziati per rappresentare la struttura 3D delle unità crypt-villus che hanno mantenuto la struttura gerarchica dell'intestino tenue in vitro9. Questo approccio ha permesso la visualizzazione in tempo reale e la caratterizzazione dell'architettura tissutale auto-organizzante in condizioni omeostatiche e di stress. Come estensione naturale, gli organoidi epiteliali del cancro sono stati sviluppati per modellare molti diversi tipi di cancro, tra cui colorettale 10, pancreatico 11, seno12, fegato 13, polmone 14, cervello 15 e tumori gastrici 16. Gli organoidi epiteliali del cancro sono stati sfruttati per caratterizzare l'evoluzione del cancro17,18 e i comportamenti spazio-temporali metastatici 19,20 e interrogare l'eterogeneità tumorale 21 e testare le chemioterapie 22. Gli organoidi epiteliali del cancro sono stati anche isolati e raccolti durante gli studi clinici in corso per prevedere la risposta del paziente agli agenti antitumorali e alla radioterapia ex vivo 8,23,24,25. Inoltre, i sistemi che incorporano organoidi epiteliali tumorali possono essere combinati con altre cellule non tumorali, come le cellule immunitarie, per formare un modello più completo del microambiente tumorale per visualizzare le interazioni in tempo reale, scoprire come le cellule epiteliali tumorali cambiano la natura fondamentale delle cellule immunitarie effettrici citotossiche come le cellule natural killer e testare potenziali immunoterapie e attività citotossica anticorpo-farmaco dipendente26, 27,28. Questo articolo dimostra un metodo per generare organoidi epiteliali senza passare e incorporare nel collagene e nella matrice extracellulare basale (ECM). Inoltre, vengono condivise anche tecniche per l'imaging a valle di organoidi isolati.