El sistema de órgano en chip permite un control preciso del tejido tumoral en 3D fuera del cuerpo

Crédito: Johannes Dornhof y Andreas Weltin

Un equipo de investigación formado por el Dr. Andreas Weltin, el Dr. Jochen Kieninger y Johannes Dornhof del Departamento de Microsistemas Engineering (IMTEK) de la Universidad de Friburgo ha desarrollado un sistema que, entre otras cosas, permite estudiar el desarrollo de células tumorales fuera del cuerpo humano en un entorno tridimensional. «Hemos realizado un sistema de órgano en chip que puede medir y controlar las condiciones de cultivo y las tasas metabólicas de las células en cualquier momento a través de microsensores. Hasta ahora, esto ha sido insuficientemente posible en cultivos de células 3D», dice Weltin. El sistema fue desarrollado en colaboración con el grupo de Ginecología Molecular del Departamento de Ginecología y Obstetricia del Hospital Universitario RWTH Aachen. En el futuro, las células derivadas de pacientes en sistemas de órganos en chip podrían permitir una terapia personalizada contra el cáncer. El trabajo de los científicos se publicó en la revista científica Lab on a Chip.

Los sensores integrados miden los metabolitos celulares

En los sistemas de órgano en chip, los modelos tridimensionales de tejido están interconectados por un circuito artificial de tal manera que actúan como órganos en miniatura en un microchip. De esta manera, los procesos fisiológicos, por ejemplo, el crecimiento de un tumor, pueden reproducirse y observarse fuera del cuerpo humano. El grupo de investigación creó un diseño de chip con microsensores y microfluidos integrados que pueden medir los metabolitos de las células directamente in situ. En su sistema, los científicos cultivaron minitumores de cáncer de mama a partir de células madre individuales y utilizaron sensores electroquímicos para controlar el consumo celular de oxígeno y glucosa y la producción de lactato durante un período de una semana.

«Nuestra plataforma permite la dinámica Cultivo 3D de organoides tumorales, mientras que hasta ahora se han utilizado a menudo cultivos 2D estáticos, que solo pueden recapitular el complejo microambiente de un tumor hasta cierto punto», dice el primer autor y Ph.D. estudiante Johannes Dornhof. Además, el sistema de chip también se puede utilizar para examinar el efecto de los fármacos sobre el metabolismo celular; por ejemplo, el efecto celular de los agentes quimioterapéuticos podría registrarse cuantitativamente y en tiempo real en el contexto de la investigación del cáncer.

Paciente Las células derivadas podrían permitir una terapia personalizada

El uso de las propias células madre del paciente hace posible replicar un tumor original fuera del cuerpo. Esto podría ofrecer nuevas oportunidades para la terapia personalizada, por ejemplo, con respecto a la posible resistencia a ciertos agentes quimioterapéuticos, que es crucial en el cáncer de mama triple negativo agresivo. En el futuro, debería ser posible probar inicialmente medicamentos para un paciente en sistemas de órgano en un chip para comprobar su eficacia y efectos secundarios.

«Nuestros resultados subrayan el potencial de integrar microsensores en órganos en un chip». -sistemas de chips en la investigación del cáncer y el desarrollo de fármacos, especialmente en lo que respecta a la medicina personalizada», dice Weltin. Y el Dr. Jochen Kieninger explica: «Este trabajo demuestra muy bien la importancia de la investigación interdisciplinaria. Reunir diferentes disciplinas de ingeniería con biología y medicina fue esencial para el éxito».

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La nueva plataforma podría permitir la inmunoterapia personalizada Más información: Johannes Dornhof et al, Microfluidic organ-on-chip system for multi-analyte monitoring of metabolites in 3D cellcultures, Lab en un chip (2021). DOI: 10.1039/d1lc00689d Información de la revista: Lab on a Chip

Proporcionado por la Universidad de Freiburg Cita: El sistema Organ-on-chip permite un control preciso del tejido tumoral en 3D outside the body (2022, 17 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-organ-on-chip-enables-precise-3d-tumour.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.