Estabelecendo um Modelo Fisiológico de Microtumor Vascularizado Humano para Pesquisa em Câncer

Stephanie J. Hachey; Daniela Gaebler; Christopher C. W. Hughes

doi:10.3791/65865

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Artigo de método

Estabelecendo um Modelo Fisiológico de Microtumor Vascularizado Humano para Pesquisa em Câncer

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DOI:

10.3791/65865

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15 de setembro de 2023

Stephanie J. Hachey¹ , Daniela Gaebler¹ , Christopher C. W. Hughes¹^,²

¹Molecular Biology and Biochemistry, University of California, Irvine, ²Biomedical Engineering, University of California, Irvine

Neste artigo

Resumo

Este protocolo apresenta um modelo tumor-on-a-chip fisiologicamente relevante para realizar pesquisa básica e translacional de câncer humano de alto rendimento, rastreamento avançado de drogas, modelagem de doenças e abordagens de medicina personalizada com uma descrição de procedimentos de carregamento, manutenção e avaliação.

Resumo

A falta de modelos de câncer validados que recapitulem o microambiente tumoral de cânceres sólidos in vitro continua sendo um gargalo significativo para a pesquisa pré-clínica do câncer e o desenvolvimento terapêutico. Para superar esse problema, desenvolvemos o microtumor vascularizado (VMT), ou chip tumoral, um sistema microfisiológico que modela realisticamente o complexo microambiente tumoral humano. A VMT se forma de novo dentro de uma plataforma microfluídica por co-cultivo de vários tipos de células humanas sob condições dinâmicas e fisiológicas de fluxo. Esta construção microtumoral projetada por tecido incorpora uma rede vascular viva perfundida que suporta a massa tumoral em crescimento, assim como os vasos recém-formados fazem in vivo. É importante ressaltar que drogas e células imunes devem atravessar a camada endotelial para alcançar o tumor, modelando barreiras fisiológicas in vivo para liberação terapêutica e eficácia. Uma vez que a plataforma VMT é opticamente transparente, imagens de alta resolução de processos dinâmicos, como extravasamento de células imunes e metástases, podem ser obtidas com a visualização direta de células marcadas fluorescentemente dentro do tecido. Além disso, o VMT retém a heterogeneidade tumoral in vivo , assinaturas de expressão gênica e respostas a drogas. Praticamente qualquer tipo de tumor pode ser adaptado à plataforma, e as células primárias de tecidos cirúrgicos frescos crescem e respondem ao tratamento medicamentoso no VMT, abrindo caminho para uma medicina verdadeiramente personalizada. Aqui, os métodos para estabelecer o VMT e utilizá-lo para a pesquisa em oncologia são descritos. Essa abordagem inovadora abre novas possibilidades para o estudo de tumores e respostas a drogas, fornecendo aos pesquisadores uma ferramenta poderosa para avançar na pesquisa sobre o câncer.

Introdução

O câncer continua sendo um grande problema de saúde em todo o mundo e é a segunda causa de morte nos Estados Unidos. Somente para o ano de 2023, o Centro Nacional de Estatísticas de Saúde prevê mais de 1,9 milhão de novos casos de câncer e mais de 600.000 mortes por câncer ocorrendo nos EUA¹, destacando a necessidade urgente de abordagens de tratamento eficazes. No entanto, atualmente, apenas 5,1% das terapêuticas anticâncer que entram em ensaios clínicos finalmente obtêm a aprovação da FDA. O fracasso de candidatos promissores em progredir com sucesso através de ensaios clínicos pode ser parcialmente atribuído ao uso de sistemas modelos não fi....