A Tissue Combinada 3D Engineered<em&gt; In Vitro</em&gt; /<em&gt; In Silico</em&gt; Modelo de tumor de pulmão para prever a eficácia da droga em fundos específicos de mutação

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

doi:10.3791/53885

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Artigo de método

A Tissue Combinada 3D Engineered

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DOI:

10.3791/53885

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6 de abril de 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

Neste artigo

Resumo

Apresentamos um modelo tridimensional (3D) de câncer de pulmão baseado em um andaime de colágeno biológico para estudar a sensibilidade a terapias direcionadas ao câncer de pulmão de células não pequenas (NSCLC). Demonstramos diferentes técnicas de leitura para determinar o índice de proliferação, apoptose e status de transição epitelial-mesenquimal (EMT). Os dados coletados são integrados em um modelo in silico para previsão da sensibilidade aos medicamentos.

Resumo

No presente estudo, nós combinamos um modelo de tumor in vitro 3D pulmão com um modelo em silico para otimizar previsões de resposta à droga com base em um fundo mutacional específico. O modelo é gerado num andaime porcino descelularizado que reproduz as características específicas de tecidos em relação à composição da matriz extracelular e arquitectura, incluindo a membrana basal. Nós padronizado um protocolo que permite a geração de tecido tumoral artificial no prazo de 14 dias incluindo três dias de tratamento com fármaco. Nosso artigo fornece várias descrições detalhadas de 3D leitura de técnicas de rastreio, como a determinação da do índice de proliferação Ki67 coloração, a apoptose a partir de sobrenadantes por M30-ELISA e avaliação de epitelial para mesenquimal (EMT), que são ferramentas úteis para avaliar a eficácia das compostos terapêuticos. Pudéssemos mostrar em relação à cultura 2D uma redução da proliferação em nosso modelo de tumor em 3D que é related com a situação clínica. Apesar desta proliferação inferior, o modelo previu EGFR de respostas ao fármaco -targeted correctamente de acordo com o estado biomarcador como se mostra por comparação das linhas de células de carcinoma de pulmão HCC827 (EGFR -mutated, KRAS do tipo selvagem) e A549 (EGFR de tipo selvagem, KRAS - mutado) tratados com o inibidor da tirosina-gefitinib cinase (TKI). Para investigar as respostas de drogas de células de tumor mais avançadas, EMT induzida por tratamento de longo prazo com TGF-beta-1, tal como avaliado por vimentina / imunofluorescência pan-citoqueratina. Um fluxo-biorreator foi empregado para ajustar a cultura às condições fisiológicas, o que melhorou a geração de tecido. Além disso, vamos mostrar a integração de respostas de drogas após tratamento gefitinib ou TGF-beta-1 de estimulação - a apoptose, índice de proliferação e EMT - em um booleano no modelo silico. Além disso, explicamos como respostas de drogas de células de tumor com um fundo mutacional específico e contagemerstrategies contra a resistência pode ser previsto. Estamos confiantes de que o nosso 3D abordagem in vitro especialmente com sua expansão in silico proporciona um valor adicional para testes de drogas pré-clínicos em condições mais realistas do que na cultura de células 2D.

Introdução

A indústria farmacêutica está de frente para altas taxas de desgaste de até 95% no domínio do tratamento do cancro em fase clínica provocando enormes custos ^1-5. Uma razão para este défice é o facto de, actualmente eficácia de potenciais novos compostos é avaliada em rastreios de grande escala em culturas de células em 2D de linhas de células de cancro ou em modelos animais. Os modelos animais têm uma complexidade maior, mas existem diferenças cruciais entre ratos e homens ^6,7. Na última década, modelos de cancro em 3D usando diferentes abordagens têm sido gerados para preencher a lacuna entre a cultura 2D de linhas celulares de cancro e um comp....