O câncer de mama é um tumor maligno que surge dos tecidos epiteliais da mama devido a alterações genéticas, desregulação hormonal e outros fatores patogênicos. É a malignidade mais comum entre mulheres no mundo todo e apresenta padrões epidemiológicos únicos e uma heterogeneidade intratumoralsubstancial 1,2. DOX, um agente quimioterapêutico de primeira linha, intercala-se no DNA, inibe a atividade da topoisomerase II e induz quebras da fita de DNA, desencadeando finalmente a apoptose nas célulastumorais 3. Sistemas tradicionais de cultura celular bidimensional são limitados em sua capacidade de recapitular a complexa organização celular e a heterogeneidade dos tumores de mama. Em contraste, as BCOs são estruturas tridimensionais derivadas dos tecidos tumorais do paciente que mantêm as características-chave do tumor original, incluindo composição celular, arquitetura tecidual e fenótipos moleculares. Notavelmente, os modelos de BCO demonstram alta concordância com respostas clínicas a medicamentos; para um determinado agente terapêutico, a concordância de resposta negativa atinge 100%, e a concordância de resposta positiva chega a 98% entre BCOs e o pacientecorrespondente 4.
As BCOs servem como um modelo avançado in vitro que recapitula características estruturais e funcionais chave dos tumores primários e têm sido amplamente aplicadas para investigar tumorigênese, progressão da doença e resistênciaterapêutica 5. A iniciação tumoral no câncer de mama normalmente depende da inativação cooperativa de múltiplos genes supressores tumorais, como TP53, PTEN, RB1 e NF1, já que alterações em um único gene são insuficientes para conduzir à transformação maligna do epitélio mamário normal. Esse processo é acompanhado por perda de polaridade celular, desorganização arquitetônica e proliferação descontrolada 6,7,8.
O ensaio do cometa (também chamado de eletroforese em gel de célula única, SCGE) é um método clássico para avaliar danos ao DNA no nível de célula única. A técnica foi introduzida pela primeira vez por Rydberg e Johanson em 1978, e posteriormente refinada por Ostling e Johanson, que estabeleceram o ensaio de cometa neutro para detectar quebras de fita dupla de DNA. Em 1988, Singh e colegas incorporaram condições de eletroforese alcalina, permitindo a detecção de quebras de fita simples de DNA, sítios abásicos e lesões álcalis-lábiles, expandindo substancialmente a aplicabilidade doensaio 9. O princípio fundamental do ensaio de cometa é que a mobilidade eletroforética do DNA depende da integridade do DNA. Após a incorporação e lise da agarosa para remover membranas e proteínas celulares, fragmentos de DNA danificados migram em direção ao ânodo durante a eletroforese para formar uma "cauda de cometa", enquanto o DNA intacto permanece próximo ao local de carga, formando a "cabeça do cometa"10. Parâmetros como comprimento da cauda, porcentagem de DNA caudal (% de DNA da cauda) e momento da cauda oliva permitem uma avaliação semi-quantitativa ou quantitativa do dano ao DNA, e desenhos experimentais ao longo do tempo podem ser usados para avaliar a capacidade de reparo do DNA. Devido à sua alta sensibilidade, baixos requisitos de entrada de amostras e relativa simplicidade procedimental, o ensaio cometa tem sido amplamente utilizado em toxicologia genética, biologia do câncer e estudos de resposta a medicamentos, especialmente para avaliar danos ao DNA induzidos por agentes quimioterapêuticos e radioterapia, bem como mecanismos de resistência das células tumorais. O ensaio é altamente sensível a condições experimentais e variabilidade procedimental, e a reprodutibilidade e comparabilidade entre laboratórios dependem de fluxos de trabalho padronizados e análise automatizadade imagens 11. Nos últimos anos, a incorporação de softwares de imagem de alta produtividade, modelos organoides e sistemas de edição genética aumentou ainda mais a utilidade do ensaio de cometa na investigação de danos e mecanismos de reparo do DNA e na avaliação das respostas ao tratamento tumoral.
Comparado aos ensaios tradicionais de dano ao DNA, como a coloração por imunofluorescência γ-H2AX ou citometria de fluxo, o ensaio de cometa fornece um meio direto para quantificar quebras físicas de fitas de DNA no nível de célula única. Como essa metodologia opera independentemente da expressão específica de proteínas ou especificidade de anticorpos, ela elimina efetivamente resultados falsos negativos decorrentes de variações nos estados do ciclo celular ou aberrações nas vias de resposta ao danoao DNA 12. Além disso, ao contrário das culturas monocamadas bidimensionais convencionais, o modelo organoide tridimensional usado neste estudo recapitula de forma mais fiel a arquitetura espacial complexa, as interações extracelulares da matriz e os gradientes de permeação de fármacos dos tumores in vivo. Enquanto modelos tradicionais de linhagem celular frequentemente superestimam a genotoxicidade devido à superexposição artificial a medicamentos, a plataforma organoide avalia danos ao DNA induzidos por DOX em um microambiente que reflete de perto condições fisiológicas clínicas, aumentando substancialmente a confiabilidade e o valor translacional desse paradigmade triagem 13.
Apesar das vantagens substanciais do ensaio de cometa integrado por organoides estabelecido neste estudo para avaliar danos ao DNA, sua implementação prática exige uma consideração cuidadosa de várias limitações técnicas e parâmetros de aplicabilidade relacionados à entrada da amostra. O protocolo requer uma dissociação enzimática completa, porém suave, dos organoides para obter uma suspensão altamente viável de célula única. Uma densidade de semeadura de 15.000–20.000 células primárias de câncer de mama por 100 μL da matriz da membrana basal (~200 células/1 μL) sustenta a sinalização paracrina intercelular necessária para a formação robusta da esfera, enquanto previne a necrose central induzida pela hiperdensidade e rápida depleção de nutrientes. Quanto à janela terapêutica, este ensaio requer uma calibração cuidadosa da concentração de DOX e da duração da exposição para evitar morte celular excessiva (>20–30%). A exposição supraletal a drogas gera uma abundância de cometas "ouriços", que obscurecem sinais legítimos de danos ao DNA e confundem a interpretação dos dados. Quanto às limitações do ensaio, a baixa taxa de produção do ensaio padrão de cometa alcalino o torna inadequado para triagem de drogas de alta produção. Além disso, essa técnica exige rigorosa padronização dos procedimentos experimentais — incluindo estabilidade da adesão do gel, duração do desenrolamento alcalino e uniformidade eletroforética — pois mesmo pequenas variações operacionais podem introduzir erros sistêmicos substanciais.
Em conclusão, este protocolo estabelece BCOs humanos e demonstra a viabilidade de aplicar o ensaio do cometa para quantificar danos ao DNA induzidos pelo DOX. Após o tratamento DOX de 8 μM em BCOs totalmente estabelecidos, o dano ao DNA foi avaliado usando o ensaio do cometa. Essa abordagem permite uma avaliação estável e direta do dano ao DNA induzido pela DOX.