Un equipo internacional de investigadores interdisciplinarios ha creado con éxito un método para mejorar el modelado 3D de cánceres complejos. El equipo de la Universidad de Waterloo combinó técnicas de bioimpresión de vanguardia con estructuras sintéticas o chips de microfluidos. El método ayudará a los investigadores de laboratorio a comprender con mayor precisión los tumores heterogéneos: tumores con más de un tipo de célula cancerosa, a menudo dispersos en patrones impredecibles.
La investigación , «Heterogeneidad tumoral controlada en un sistema de cocultivo mediante un modelo de tumor en chip bioimpreso en 3D», aparece en Scientific Reports .
Tradicionalmente, los médicos hacían una biopsia del tumor de un paciente, extraían células y luego las cultivaban en placas de Petri planas en un laboratorio. «Durante 50 años, así fue como los biólogos entendían los tumores», dijo Nafiseh Moghimi, investigador postdoctoral en matemáticas aplicadas y autor principal del estudio. «Pero hace una década, los repetidos fracasos del tratamiento en ensayos en humanos hicieron que los científicos se dieran cuenta de que un modelo 2D no captura la estructura real del tumor dentro del cuerpo».
La investigación del equipo aborda este problema mediante la creación de un modelo 3D que no sólo refleja la complejidad de un tumor sino que también simula su entorno.
La investigación, que tuvo lugar en el Laboratorio de Medicina Matemática bajo la supervisión del profesor de matemáticas aplicadas Mohammad Kohandel, unió avances de varias disciplinas. «Estamos creando algo que es muy, muy nuevo en Canadá. Tal vez sólo un par de laboratorios estén haciendo algo parecido a esta investigación», dijo Moghimi.
Primero, el equipo creó «chips de microfluidos» de polímero: estructuras diminutas grabadas con canales que imitan el flujo sanguíneo y otros fluidos que rodean el tumor de un paciente.
A continuación, el equipo cultivó varios tipos de células cancerosas y suspendió estos cultivos celulares en su propia biotinta personalizada: un cóctel de gelatina, alginato y otros nutrientes diseñados para mantener vivos los cultivos celulares.
Finalmente, utilizaron una bioimpresora de extrusión (un dispositivo que se parece a una impresora 3D pero para material orgánico ) para colocar los diferentes tipos de células cancerosas en capas sobre los chips de microfluidos preparados.
El resultado es un modelo tridimensional vivo de cánceres complejos que los científicos pueden utilizar para probar diferentes modos de tratamiento, como diversos fármacos de quimioterapia.
Moghimi y su equipo están particularmente interesados en crear modelos complejos de cáncer de mama . Después del cáncer de piel, el cáncer de mama es el cáncer más común diagnosticado en las mujeres.
El cáncer de mama es especialmente difícil de tratar porque aparece como tumores complejos que contienen múltiples tipos de células cuando metastatiza. Depender de las células de una o dos biopsias para representar con precisión un tumor completo puede llevar a planes de tratamiento ineficaces y malos resultados.
Los modelos de tumores impresos en 3D ejemplifican cómo la nueva tecnología permite tratamientos más rápidos, menos costosos y menos dolorosos para afecciones graves como el cáncer de mama en etapa avanzada.
Fuente: phys.org