Impresión de tumores en el laboratorio
Un nuevo modelo tumoral en 3D permite probar los fármacos contra el cáncer en un entorno tisular realista
Con la ayuda de una biotinta hecha de alginato y células humanas, investigadores de la Universidad Técnica (TU) de Berlín y otras instituciones han impreso un modelo tridimensional de una metástasis de cáncer en un tejido sano. Para ello, utilizaron una bioimpresora disponible en el mercado, de modo que el modelo tumoral puede ser adoptado fácilmente por otros grupos de trabajo. A diferencia de los experimentos con animales, el nuevo método permite construir tanto el tumor como el tejido circundante a partir de células humanas. Esto permite examinar posibles fármacos contra el cáncer no sólo para ver si destruyen el tumor como se espera, sino también qué efectos tiene la sustancia en el tejido sano circundante.
Imagen simbólica
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El hecho de que la lucha contra el cáncer sólo avance a paso de tortuga a pesar de décadas de esfuerzos mundiales se debe también a la escasa validez de los experimentos con animales. Al final, el 97 por ciento de todas las sustancias identificadas en los experimentos con animales como prometedoras para un medicamento contra el cáncer fracasan en los ensayos clínicos con humanos. Obviamente, los complejos procesos biológicos de los animales y los humanos suelen diferir demasiado como para poder hacer afirmaciones transferibles. En el llamado modelo de xenoinjerto, ahora es posible introducir células tumorales humanas en animales y estudiar su control en un organismo vivo. Pero, por un lado, hay que suprimir el sistema inmunitario de los animales para que no rechacen las células extrañas. Por otra parte, las células tumorales humanas siguen estando en un entorno de células animales, y no en un tejido humano sano.
Uno de los cánceres infantiles más comunes
"Así que esta situación sólo recrea de forma muy inadecuada las condiciones reales del organismo", explica el Prof. Dr. Jens Kurreck, director del Departamento de Bioquímica Aplicada de la Universidad Técnica de Berlín, donde se realizó el estudio. "Queríamos mejorar esto en nuestro modelo tumoral impreso en 3D y contribuir así a reducir los experimentos con animales al mismo tiempo". Para su modelo, los investigadores tomaron uno de los cánceres infantiles más comunes, el llamado neuroblastoma. A menudo se desarrolla en la glándula suprarrenal o en la columna vertebral y también forma metástasis. Entonces, por lo general, ya no se pueden eliminar quirúrgicamente, sino que hay que irradiarlas o tratarlas con fármacos. "Lo importante es que la medicación realmente sólo daña el tumor y no el tejido circundante", dice Kurreck. El problema aquí es que "el tumor y su entorno están en contacto a través de moléculas de señalización. Esto puede cambiar el comportamiento tanto del tumor como de las células sanas. Así que un experimento realista debe incluir ambos tipos de células uno al lado del otro".
Modelo de metástasis con estructura de anillo
Por ello, los investigadores han establecido dos variantes del modelo. Uno de ellos es una estructura de rejilla impresa que consiste en un solo tipo de celda a la vez. Aquí es muy fácil suministrar a las células una solución nutritiva a través de los agujeros de la rejilla. Esta estructura puede utilizarse para probar rápidamente una sustancia. Para la simulación de una metástasis de neuroblastoma, los científicos imprimieron una estructura de anillos concéntricos cuyo núcleo interior está formado por células tumorales, mientras que los anillos exteriores están formados por células sanas. "El reto aquí era que la solución nutritiva tenía que mantener vivos ambos tipos de células. Además, por supuesto, toda la estructura del anillo tenía que permanecer estable durante 72 horas en el experimento", explica Kurreck. Para la impresión, las células se mezclan con un ingrediente similar al gel de las algas, un "alginato". Tras ser rociado sobre una superficie de vidrio, se endurece añadiendo una solución de iones de calcio. Al imprimir con la boquilla de pulverización, es importante que las células no se destruyan por la fuerza resultante.
La impresión en 3D reacciona diez veces más específicamente que las pruebas en placas de Petri
El grupo de investigación de Jens Kurreck utilizó como material celular células de neuroblastoma y células renales sanas. "Sin embargo, el modelo también puede adaptarse fácilmente a otros tipos de células", subraya. Para la prueba de la sustancia, los investigadores utilizaron el medicamento contra el cáncer panobinostat, así como la toxina celular blasticidina, que se utiliza como antibiótico. Examinaron si las células seguían vivas o ya habían muerto con la ayuda de marcadores fluorescentes verdes o rojos, que se iluminan en función de su reacción con el metabolismo celular. El resultado: el panobinostat fue reconocido correctamente en su calidad de fármaco; sólo destruyó las células cancerosas. En cambio, la blasticidina, como veneno celular general, no dejó células supervivientes. La comparación con las pruebas convencionales en 2D en placas de Petri, en las que las células tumorales y sanas se distribuyen de forma desestructurada, también demostró: el nuevo método de impresión en 3D reacciona diez veces más específicamente a las sustancias probadas que las pruebas en 2D en placas de Petri.
También son posibles los vasos sanguíneos artificiales
"Una de las ventajas de nuestro modelo es que no se basa en las innovaciones del dispositivo de impresión", explica Jens Kurreck. Por lo tanto, puede ser utilizado por cualquier grupo de trabajo con cualquier bioimpresora disponible en el mercado. Ya se están probando extensiones del modelo que incluyen también vasos sanguíneos artificiales. Además, también serían posibles modelos de tumores que contengan células inmunitarias además de células de tejido normal. "Estos ya se han utilizado con éxito en otros métodos de bioimpresión", dice Kurreck. "Los modelos tumorales inmunológicos en 3D serían un gran avance, porque las terapias inmunológicas, en particular, son muy difíciles de aplicar en los experimentos con animales".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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