A invasão de células cancerígenas continua sendo um tópico importante, mas pouco estudado, no contexto de células imunes co-invasoras, como macrófagos. A invasão coletiva e individual de células cancerígenas são processos críticos durante a metástase e demonstraram diminuir a taxa de sobrevida de pacientes com câncer devido à multiplicidade de infestações de diferentes órgãos 8,9. Os estudos in vivo são complexos e restritos a laboratórios com acesso a instalações de alojamento de animais. Além disso, também é difícil controlar as condições in vivo ou manipular especificamente aspectos individuais. Portanto, a necessidade de um sistema mais acessível continua sendo essencial para responder a questões básicas na primeira linha de pesquisa.
Com o método aqui apresentado, desenvolvemos uma maneira pela qual i) células imunes e ii) comportamento das células cancerígenas, iii) crescimento e desenvolvimento de um esferóide sólido e iv) o impacto das células no microambiente tumoral circundante (TME) nos componentes da ECM podem ser analisados posteriormente. Ele pode ser usado para comparar o impacto de macrófagos modificados (por exemplo, esgotados para reguladores específicos pelo tratamento com siRNA) na invasividade de células cancerígenas individuais de um esferóide sólido. Se o rearranjo físico do TME ou os fatores secretados representam a principal causa do comportamento das células cancerígenas observadas atualmente não está claro e precisa ser analisado com mais detalhes.
Além disso, também as próprias células cancerígenas podem ser manipuladas, por exemplo, por tratamento com siRNA ou nocaute de reguladores específicos. Além disso, a análise pode ser melhorada comparando o número de núcleos contados dentro do perfil celular identificado para permitir uma determinação mais precisa das células cancerígenas invasoras.
Usamos este ensaio para determinar o impacto dos macrófagos no TME na invasão de células tumorais. No entanto, também deve ser observado que as células tumorais provavelmente influenciam a atividade dos macrófagos, possivelmente por meio de fatores secretados no meio. Portanto, também valeria a pena identificar alterações nos macrófagos, como estado de polarização alterado (M1 vs. M2) por coloração de imunofluorescência usando os respectivos anticorpos. No passado, a comparação entre células crescendo em monocamadas e aquelas cultivadas em um ambiente 3D mostrou diferenças significativas em seus perfis de expressão10.
Além disso, a classificação de células ativadas por fluorescência (FACS) de subpopulações de macrófagos e sua integração no procedimento experimental podem ser instrutivas. Por último, mas não menos importante, imagens mais detalhadas das áreas de contato onde os macrófagos interagem com as células cancerígenas ou com a superfície esferóide do tumor podem levar à identificação de outros mecanismos relevantes para a invasão e interação 3D.
Digno de nota que não pode ser totalmente controlado é o posicionamento preciso do esferóide no centro do poço após a adição da mistura de colágeno. A quantidade de colágeno sob o esferóide é especialmente difícil de regular. Aqui, outros métodos foram estabelecidos para permitir o posicionamento preciso do esferóide, por exemplo, em cima de moldes de agarose com maior número de amostras11. No entanto, como a liberação de citocinas é um mecanismo comum, todos os esferoides dentro deste ensaio multiesferóide são expostos a fatores secretados, e o número de células imunes que atuam em um único esferóide é difícil de controlar.
Uma limitação básica deste protocolo é a capacidade das linhagens de células cancerígenas de formar esferoides uniformes, sendo aplicável apenas a um subconjunto de linhagens celulares. Por exemplo, as células de melanoma MeWo formam estruturas 3D irregulares, semelhantes a folhas, mas sem esferóides uniformes.
Deve-se notar também que o ensaio é altamente adaptável, pois muitas de suas características podem ser modificadas, como o material da MEC, o número de células ou adicionando fatores específicos, como citocinas, ao sobrenadante. Deve, portanto, ser altamente adequado para estudos iniciais in vitro da interação entre células cancerígenas e células imunes e pode ser adaptado à questão de pesquisa específica que é abordada atualmente.