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O câncer de pulmão é a principal causa de mortalidade relacionada ao câncer em todo o mundo. Carcinoma de células escamosas pulmonares (LUSC), que é o segundo tipo mais comum de câncer de pulmão não-pequenas células (NSCLC) e é responsável por aproximadamente 30% de todo o câncer de pulmão, é frequentemente diagnosticado em estágios avançados e tem um prognóstico ruim1. As opções de tratamento para pacientes com LUSC são uma necessidade importante não atendida que pode ser melhorada por uma melhor compreensão dos mecanismos celulares e moleculares subjacentes que impulsionam a tumorigênese lusc.
Como na maioria dos cânceres humanos, a patogênese do LUSC é caracterizada pela ruptura da arquitetura de tecido epitelial intacta e bem ordenada2. Durante esse processo, são perdidos os contatos adequados das células-basais, células-células e matriz celular, permitindo crescimento descontrolado e comportamento invasivo das células tumorais. Agora é amplamente apreciado que as características malignas das células cancerosas não podem se manifestar sem uma interação importante entre as células cancerígenas e seu microambiente tumoral local (TME)3. Os principais componentes do TME, incluindo matriz extracelular (ECM), fibroblastos associados ao câncer (CAFs), bem como células endoteliais e células imunes infiltradas formam ativamente o TME e impulsionam a tumorigênese4. No entanto, nossa compreensão atual de como as células tumorais e esses componentes-chave no TME interagem para conduzir mudanças arquitetônicas teciduais durante a progressão do LUSC é muito limitada.
A cultura tridimensional (3D) é uma importante ferramenta para estudar as atividades biológicas das alterações células intrínsecas e extrínsecas na regulação das alterações arquitetônicas teciduais em tecidos normais e doentes5. As culturas 3D fornecem o contexto estrutural e funcional adequado que geralmente falta nas culturas bidimensionais tradicionais (2D). As dimensões adicionadas desses sistemas imitam mais de perto o tecido in vivo em muitos aspectos da fisiologia celular e comportamentos celulares, incluindo proliferação, diferenciação, migração, expressão proteica e resposta ao tratamento medicamentoso. Nos últimos anos, esforços de vários laboratórios levaram ao desenvolvimento de modelos 3D in vitro tanto para o pulmão normal quanto para o NSCLC6,7,8. No entanto, um modelo para carcinoma escamoso pulmonar que pode recapitular tanto as mudanças arquitetônicas dinâmicas do tecido durante a tumorigênese como incorporar componentes estrôneos-chave não estava disponível.
Aqui, descrevemos os métodos para estabelecer um novo sistema de cocultura tridimensional (3D) utilizando células LUSC derivadas do PDX primário (denominadas TUM622) e CAFs9,10. Tanto tum622 quanto CAFs são derivados de pacientes NSCLC com tumores mal diferenciados10. Quando incorporadas como células únicas em ECM, uma rara subpopulação de células TUM622 tem a capacidade de formar organóides com estruturas semelhantes a acinar que exibem polaridade celular apical-basal adequada. Essas estruturas semelhantes a acinar são hiperplásticas, exibem expressão heterogênea de marcadores semelhantes a hastes e diferenciais semelhantes ao tumor original, permanecendo não invasivos, e assim imitam o estágio mais antigo do desenvolvimento do LUSC. É importante ressaltar que a arquitetura tecidual das estruturas semelhantes ao acinar pode ser alterada pela inibição de vias de sinalização intrínsecas celulares com inibidores de pequenas moléculas ou adição de componentes-chave no ECM, como os CAFs, este último melhora a formação de acini e provoca ainda mais o acini a se tornar invasivo quando em proximidade. Juntos, esses dados sugerem que este sistema de cocultura 3D de organóides LUSC fornece uma plataforma valiosa para a investigação da reciprocidade dinâmica entre as células LUSC e o TME e poderia ser adaptado para monitorar a resposta das células LUSC ao tratamento medicamentoso11.