Ingenieros mecánicos desarrollan un modelo tumoral que se parece más al cuerpo
Crédito: Instituto Politécnico Rensselaer
Hay una creciente apreciación dentro de la comunidad científica por las formas en que la biomecánica del entorno tumoral puede contribuir a la forma en que sus células crecen y incluso esparcirse por todo el cuerpo. Cuanto más se acerquen los investigadores a la recreación de esos factores mecánicos en el laboratorio, mejor comprenderán la migración de las células tumorales y cómo detenerlas antes de que invadan otros tejidos.
En una investigación publicada recientemente en Acta Biomaterialia, un equipo de ingenieros mecánicos del Instituto Politécnico Rensselaer demostró una nueva técnica para crear un modelo in vitro fuera de un organismo para estudiar tumores que es más complejo y, por lo tanto, más cercano a lo que las células cancerosas pueden encontrar en del cuerpo.
«Nos hemos acercado más a la arquitectura de cómo se organiza el colágeno en el tejido que cualquier otro modelo basado en colágeno hasta la fecha», dijo Kristen Mills, profesora asistente de ingeniería mecánica, aeroespacial, e ingeniería nuclear en Rensselaer, y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios.
El colágeno es la principal proteína que forma la estructura externa de una célula, conocida como matriz extracelular. Por lo tanto, también suele ser un componente principal de los modelos in vitro que se utilizan para cultivar células tumorales en el laboratorio.
La rigidez de ese modelo de matriz extracelular a base de colágeno es importante porque, como Mills ha observado en investigaciones anteriores, un el cambio en la rigidez le da al tumor una señal estructural que contribuye a la progresión del cáncer. Es importante crear un modelo que pueda imitar esa rigidez ajustable.
Los investigadores también han descubierto que, in vivo, dentro de un organismo, la arquitectura de la matriz extracelular de colágeno desempeña un papel en la progresión del cáncer. En el entorno del tumor, el colágeno forma haces fibrosos que actúan como una especie de autopista, sobre la cual las células cancerosas migran fuera del tumor para invadir otros tejidos. Durante su formación, dijo Mills, estos haces fibrosos adquieren un tamaño y una estructura específicos que se cree que permiten que las células se propaguen más fácilmente. En este momento, ese proceso no se comprende completamente, lo que hace que la creación de un modelo que imite esa estructura sea tan importante.
Crédito: Instituto Politécnico Rensselaer
«Notamos que esas estructuras fibrosas suelen ser mucho más grandes de lo que se ha creado en el laboratorio, por lo que el objetivo de esto es crear mejores modelos de la matriz extracelular asociada con el tumor», dijo Xiangyu Gong, quien recientemente obtuvo su Ph.D. en ingeniería mecánica en Mills Lab en Rensselaer y ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Yale.
El equipo de Rensselaer pudo encontrar la combinación correcta de fuerza iónica y temperatura para inducir el colágeno que se ha aislado de los tejidos para formar haces a escala micrométrica en lugar de los geles fibrosos a escala nanométrica que se utilizan normalmente en la investigación del cáncer. Luego, los investigadores crearon un canal de microfluidos para alinear los paquetes como si estuvieran dentro del cuerpo.
«Ahora podemos estudiar cómo las células cancerosas interactúan con los paquetes de colágeno, con algo en la escala de tamaño que sería visto en vivo», dijo Mills. «Este proceso, la migración, ahora se puede estudiar».
«Descubrimos que estas células cancerosas agresivas seguirán estas carreteras que creamos, que se parecen mucho a las imágenes in vivo de estas células cancerosas que intentan llegar fuera del sitio del tumor original», dijo Gong.
Este nuevo enfoque permitió a los investigadores combinar sus haces de colágeno recién creados con un tipo de gel cuya rigidez se puede ajustar, a fin de proporcionar una imagen más precisa y modelo controlable que puede imitar tanto la estructura del tejido dentro del cuerpo como las señales mecánicas que se comunican con un tumor.
Mills y Gong esperan que esta investigación envíe un mensaje más amplio sobre la importancia de usar modelos complejos y holísticos que imitan más de cerca las condiciones sistémicas que las células tumorales encuentran dentro del cuerpo.
Explorar más
El dispositivo podría «escuchar» la enfermedad a través de estructuras que albergan células Más información: Xiangyu Gong et al. Fabricación rápida de haces de colágeno que imitan arquitecturas de colágeno asociadas a tumores, Acta Biomaterialia (2020). DOI: 10.1016/j.actbio.2020.03.019 Información de la revista: Acta Biomaterialia
Proporcionado por el Instituto Politécnico Rensselaer Cita: Los ingenieros mecánicos desarrollan un modelo tumoral que imita más fielmente the body (3 de abril de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-mechanical-tumor-mimics-body.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.