I modelli cellulari tridimensionali (3D) stanno accelerando la ricerca sul cancro perché assomigliano meglio al tessuto tumorale in diverse proprietà funzionali e strutturali. Questi includono, tra gli altri, la produzione di matrice extracellulare, l'interazione tra le cellule, il mantenimento dei gradienti di nutrienti e ossigeno e risposte simili ai trattamenti 1,2,3,4. Recentemente, per riflettere meglio le condizioni in vivo, sono stati sviluppati modelli 3D eterogenei avanzati che coinvolgono vari tipi di cellule 5,6,7.
Il linfoma non-Hodgkin a cellule B (B-NHL) è un gruppo eterogeneo di tumori maligni originati dai linfociti B, componenti integranti del sistema immunitario8. Caratterizzata da una vasta gamma di presentazioni cliniche e caratteristiche istologiche, la B-NHL comprende uno spettro di disturbi, che vanno dalle forme indolenti con un decorso clinico prolungato alle varianti aggressive che progrediscono rapidamente 9,10. La patogenesi del B-NHL e di altre neoplasie ematologiche è spesso legata all'impatto del microambiente tumorale11,12. Ad esempio, le cellule del linfoma spesso si diffondono al midollo osseo, causando potenzialmente complicazioni pericolose per la vita13. È stato riconosciuto che le cellule stromali mesenchimali (MSC), che sono i componenti chiave della nicchia del midollo osseo, influenzano la crescita e la progressione del tumore14, in gran parte attraverso interazioni dirette cellula-cellula 15,16,17; Pertanto, c'è un urgente bisogno di sviluppare modelli che permettano di studiare tali interazioni. In precedenza abbiamo stabilito che le MSC, quando co-coltivate su idrogel di agarosio con cellule di linfoma, si autoaggregano in sferoidi multicellulari, con le cellule stromali che formano il nucleo e sono uniformemente circondate da cellule di linfoma18. In questo articolo, presentiamo un protocollo per la fabbricazione di un modello 3D ibrido linfoma-cellule stromali utilizzando pinzette ottiche.
Oltre 35 anni fa, Ashkin riportò per la prima volta il fenomeno dell'intrappolamento ottico non invasivo di virus e batteri mediante un raggio laser focalizzato19. Al giorno d'oggi, le pinzette ottiche (OT) hanno un impatto dinamicamente crescente nel campo biomedico, compresa la ricerca sulla biologia cellulare 20,21,22,23. L'OT ha permesso di studiare non solo le proprietà fisico-meccaniche delle singole cellule 24,25,26, ma anche le interazioni dirette cellula-cellula a livello di singola cellula, e ulteriori disposizioni e strutturazioni cellulari 2D e 3D 27,28,29. La tecnica dell'intrappolamento ottico si basa sulle forze ottiche dell'ordine di pochi piconewton esercitate sotto forma di radiazione elettromagnetica (fotoni), che cambia la sua quantità di moto quando interagisce con la materia30. Di conseguenza, utilizzando uno o più raggi laser, gli operatori possono manipolare selettivamente le posizioni, il movimento e la dinamica degli oggetti su micro e nanoscala20. In pratica, la tecnica dell'intrappolamento ottico consente l'intrappolamento selettivo e non distruttivo delle cellule viventi, mettendole a contatto con la superficie di un'altra cellula o molecola e innescando l'inizio del processo di adesione31. Utilizzando le funzionalità di cui sopra, abbiamo prima tentato di posizionare otticamente una singola cellula di linfoma su un monostrato di cellule stromali per studiarne le proprietà adesive. Successivamente, abbiamo proceduto a valutare la capacità delle pinzette ottiche di ricreare fisicamente uno sferoide multicellulare in modalità tempo reale33. Per raggiungere questo obiettivo, le singole cellule del linfoma sono state intrappolate una per una e attaccate a uno sferoide stromale 3D precedentemente preparato. Un'altra applicabilità dell'intrappolamento ottico è stata quella di misurare il tempo minimo di adesione cellula-cellula e valutare i minimi cambiamenti di adesione derivanti dal trattamento antitumorale34,35. Sebbene i modelli 3D siano ampiamente utilizzati nella ricerca sul cancro, lo studio delle prime fasi della formazione degli sferoidi rimane impegnativo. Ciò è dovuto principalmente alla limitata disponibilità di metodi che consentono di toccare il micro-mondo con elevata precisione e impatto minimamente invasivo allo stesso tempo. Al contrario, il pieno potenziale dell'OT deve ancora essere raggiunto nell'ambito della disposizione e della struttura cellulare in 3D. Pertanto, in questo articolo, viene descritto passo dopo passo un flusso di lavoro combinato per generare un costrutto di linfoma 3D utilizzando tecniche 3D standard e manipolazioni in pinzette ottiche. È importante sottolineare che il protocollo può essere facilmente adattato per l'uso con altri tipi di cellule importanti nelle neoplasie ematopatologiche.