Este protocolo descreve os ensaios de triagem de drogas 3D que têm sido efetivamente usados para avaliar as vulnerabilidades a drogas em modelos esferóides de glioma8. Este sistema de ensaio esferóide 3D foi projetado especificamente para permitir uma investigação pré-clínica mais precisa de quimioterapias combinatórias para linhagens celulares de glioma cultivadas em esferas. Para o HGG, esse método fornece uma estrutura para identificar possíveis vulnerabilidades a medicamentos para essa doença devastadora. No entanto, as aplicações potenciais deste sistema não se limitam ao glioma e este protocolo pode ser usado para avaliar novas terapêuticas em modelos 3D de várias outras condições.
O objetivo deste estudo é aumentar a previsibilidade das triagens de medicamentos in vitro para priorizar as combinações de medicamentos que têm maior probabilidade de sucesso em estudos pré-clínicos e, eventualmente, na clínica. Especialmente no glioma, a identificação de combinações potentes de medicamentos usando exames de medicamentos in vitro que se traduzem bem na clínica permaneceu limitada. Isso se deve em parte ao uso de linhagens celulares de glioma cultivadas em soro menos ideais13, ao uso de ensaios de monocamada 2D4 e ao foco em valores de IC50 (crescimento reduzido de 50%) em vez de LD50 (50% menos células em comparação com o início do ensaio)14. Ensaios de crescimento esferóide in vitro de células-tronco de glioma são usados para priorizar combinações de medicamentos para avaliar em nossos modelos pré-clínicos. Em nossa priorização de combinações de medicamentos, algumas medidas são levadas em consideração: 1) Valores baixos de DL50, foco na morte celular em vez de proliferação reduzida elevam o sucesso potencial; 2) Idealmente, esses valores de DL50 estão abaixo do valor de Cmax, a concentração sérica máxima que pode ser alcançada com segurança durante estudos de medicamentos farmacocinéticos para ensaios clínicos, se disponível; 3) Uma pontuação de sinergia alta, se ambas as drogas funcionarem sinergicamente, isso aponta para uma cooperação mecanicista entre as duas drogas. Embora este último ponto não seja necessário para identificar combinações potentes de medicamentos, a sinergia pode aumentar a eficácia do medicamento sem aumentar a toxicidade do medicamento.
É importante ressaltar que as avaliações in vitro de sensibilidades a medicamentos continuam sendo uma ferramenta importante para descobrir novas terapias ou combinações de medicamentos que podem reduzir os tumores. O protocolo aqui apresentado nos permite determinar a sensibilidade e a sinergia do medicamento com um sistema de ensaio de crescimento esferóide 3D que pode ser usado para priorizar combinações de medicamentos a serem avaliados em modelos pré-clínicos.
O protocolo envolve várias etapas críticas. Estamos medindo o crescimento de colônias únicas em cada poço de uma placa de 96 poços. O uso de placas de poço de fundo redondo de baixa fixação é fundamental para garantir que as células não se liguem ao poço e que a formação da esfera seja estimulada. O poço de fundo redondo garante que a esfera única esteja sempre localizada no mesmo local da placa de 96 poços.
Após o revestimento das células, as placas devem ser centrifugadas para garantir que todas as células revestidas se juntem no ponto mais baixo do poço de fundo redondo e que uma única esfera 3D seja formada. O volume total de cada poço deve ser de 140 μL. Isso garantirá as concentrações finais corretas dos respectivos medicamentos em cada poço.
Ao pipetar na placa de 96 poços, use a técnica de pipetagem reversa, isso reduz o risco de gerar bolhas de ar nos poços. Bolhas de ar impedem que o gerador de imagens ao vivo crie imagens corretas de cada poço, e a intensidade da fluorescência estará incorreta, afetando a análise a jusante dos resultados.
O layout da placa e as planilhas fornecidas são específicos para o protocolo descrito. Se um se desviar do revestimento, serão calculados valores incorretos de IC50 e LD50. A planilha calcula automaticamente as diluições quando a concentração mais alta é fornecida. Para cada experimento, atualize a concentração mais alta, caso contrário, serão calculados valores incorretos de IC50 e LD50.
O Graphpad usa concentrações logarítmicas para calcular os valores de IC50 e LD50. Essas concentrações logarítmicas são calculadas automaticamente na planilha fornecida e podem ser copiadas diretamente para o software. Não usar concentrações logarítmicas resultará em valores incorretos de IC50 e LD50.
Estamos usando linhagens celulares que crescem naturalmente como esferas. Pode-se forçar as células aderentes a uma esfera usando este protocolo; no entanto, não é garantido que eles possam proliferar. O número de células plaqueadas em cada poço pode depender da linhagem celular e depender das características únicas de crescimento de linhagens celulares individuais, que podem ser facilmente ajustadas. As curvas de diluição propostas são apenas sugestões. Modificações nas concentrações de medicamentos e séries de diluição podem ser feitas. No entanto, é importante listar as concentrações corretas de medicamentos no Arquivo Suplementar 1 se a série de diluição for alterada; caso contrário, os valores calculados de IC50 e LD50 estarão incorretos. Pode-se optar por usar um layout de placa diferente; Por exemplo, use apenas uma réplica em vez de duas. Para isso, o usuário deve atualizar a planilha para refletir essa alteração.
Após o revestimento, várias esferas 3D se formam em um único poço em raras ocasiões. Nesse caso, repetir a etapa de centrifugação (150 x g) faz com que essas esferas se fundam em uma única esfera. Se um erro de chapeamento for cometido, resultando em um layout de chapa diferente, a planilha fornecida poderá ser modificada para refletir o novo mapa de chapas. Se um ponto de dados for um outlier e precisar ser removido da análise, a planilha fornecida poderá ser atualizada.
A principal limitação deste sistema é que ele utiliza linhas celulares cultivadas naturalmente como esferas e não linhas aderentes cultivadas em monocamadas. Se as linhagens celulares não puderem formar esferas, os ensaios tradicionais de proliferação 2D devem ser usados. A vantagem de utilizar ensaios de crescimento semelhantes a organoides 3D como este quando comparado às monocamadas 2D convencionais é que a arquitetura e as vias de sinalização ativadas refletem com mais precisão aquelas observadas em modelos in vivo de doenças humanas, enfatizando o potencial translacional e a aplicabilidade desses métodos.