Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y la Universidad de Duke combinaron la bioimpresi\u00f3n 3D y los modelos de flujo computacional para analizar la f\u00edsica detr\u00e1s del comportamiento de las c\u00e9lulas tumorales circulantes y la uni\u00f3n de las c\u00e9lulas a el endotelio vascular, la capa de c\u00e9lulas que reviste la superficie interior de los vasos sangu\u00edneos. Cr\u00e9dito: Claire Robertson\/LLNL <\/p>\n
Los cient\u00edficos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han emparejado la vasculatura cerebral humana viva impresa en 3D con simulaciones de flujo computacional avanzadas para comprender mejor la uni\u00f3n de las c\u00e9lulas tumorales a los vasos sangu\u00edneos, el primer paso en el tumor secundario formaci\u00f3n durante la met\u00e1stasis del c\u00e1ncer. El enfoque \u00fanico, desarrollado con colaboradores externos, sienta las bases para desarrollar una capacidad predictiva que pueda ayudar a los m\u00e9dicos e investigadores a anticipar la propagaci\u00f3n del c\u00e1ncer en pacientes individuales, seg\u00fan los investigadores del LLNL. <\/p>\n
El estudio, publicado hoy en l\u00ednea en la revista Science Advances, describe un nuevo enfoque para entrenar modelos computacionales en procesos biol\u00f3gicos y proporciona informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo y por qu\u00e9 las c\u00e9lulas cancerosas hacen met\u00e1stasis en ciertas \u00e1reas de la vasculatura, informaron los investigadores.<\/p>\n
El equipo, que incluye a cient\u00edficos de la Universidad de Duke, combin\u00f3 bioingenier\u00eda y computaci\u00f3n para analizar la f\u00edsica detr\u00e1s del comportamiento de las c\u00e9lulas tumorales circulantes (CTC) y la uni\u00f3n de las c\u00e9lulas al endotelio vascular, la capa de c\u00e9lulas que recubre la superficie interior de la sangre. vasos.<\/p>\n
Las c\u00e9lulas tumorales tienden a escapar de un tumor primario y viajar a trav\u00e9s de la vasculatura, donde finalmente se adhieren a la pared de un vaso, pasan a trav\u00e9s del endotelio hacia el tejido y crecen como una semilla en el suelo, generalmente en como bifurcaciones en los vasos sangu\u00edneos, explic\u00f3 la ingeniera biom\u00e9dica del LLNL M\u00f3nica Moya, investigadora principal del estudio e investigadora principal del dispositivo de vasculatura bioimpresa del LLNL.<\/p>\n
Mientras investiga Aunque se ha hecho mucho sobre lo que atrae los tumores a ciertas \u00e1reas, se sabe menos sobre la contribuci\u00f3n de la f\u00edsica en las met\u00e1stasis del c\u00e1ncer, porque los procesos son extremadamente dif\u00edciles de replicar en el laboratorio, dijo Moya. Por lo general, los cient\u00edficos utilizan modelos animales, lo que hace que la visualizaci\u00f3n y las mediciones en tiempo real de la propagaci\u00f3n de las c\u00e9lulas tumorales circulantes sean complicadas y menos relevantes para la biolog\u00eda humana. Sin embargo, el dispositivo de vasculatura impreso en 3D de LLNL es muy adecuado para abordar la f\u00edsica involucrada en la propagaci\u00f3n del c\u00e1ncer a trav\u00e9s de la met\u00e1stasis porque los investigadores pueden controlar la biolog\u00eda, la din\u00e1mica de fluidos y la geometr\u00eda de la vasculatura y realizar mediciones en tiempo real del flujo vascular real y c\u00f3mo afecta a las c\u00e9lulas tumorales circulantes.<\/p>\n
\u00abEl modelado computacional es definitivamente una herramienta \u00fatil, pero a\u00fan necesita compararlo con algo real\u00bb, dijo Moya. \u00abCon este enfoque, podemos hacer que la biolog\u00eda sea tan simple y limpia como debe ser para validar los modelos, y podemos aumentar la complejidad, tanto en la biolog\u00eda como en el modelo computacional. La f\u00edsica es importante en biolog\u00eda, y este documento realmente establece el marco de c\u00f3mo puede usar estos modelos in vitro, combinados con simulaciones, para separar la contribuci\u00f3n de la biolog\u00eda y la f\u00edsica y realmente aportar una fuerza al campo que ha estado faltando\u00bb.<\/p>\n
Para crear En el sistema in vitro, Moya y su equipo imprimieron vasos en 3D a partir de c\u00e9lulas endoteliales cerebrales humanas y las sometieron a condiciones de flujo en la plataforma flu\u00eddica. Despu\u00e9s de que las c\u00e9lulas cubrieron por completo los canales del dispositivo, se alinearon dentro de los vasos y despu\u00e9s de aproximadamente una semana, los investigadores inyectaron una l\u00ednea de c\u00e9lulas de c\u00e1ncer de mama en el dispositivo para ver c\u00f3mo y d\u00f3nde las c\u00e9lulas tumorales comenzaron a hacer met\u00e1stasis (o atascarse) dentro del cerebro reci\u00e9n formado. vasculatura Despu\u00e9s de que las c\u00e9lulas tumorales circularan a velocidades de flujo fisiol\u00f3gicas, Claire Robertson, becaria de Lawrence que trabaja en el desarrollo de modelos de c\u00e1ncer de mama temprano, mape\u00f3 m\u00e1s de 6000 c\u00e9lulas que se adhirieron a las paredes de los vasos y las compar\u00f3 con la biof\u00edsica local. Luego, estos resultados experimentales se compararon con simulaciones computacionales en 3D que replican geometr\u00edas recopiladas de los mapas en 3D para reproducir la geometr\u00eda exacta de los vasos bioimpresos, lo que permite un an\u00e1lisis de din\u00e1mica de fluidos de alta precisi\u00f3n de las condiciones de uni\u00f3n, dijeron los investigadores.<\/p>\n
\u00abAdaptar este proceso avanzado de bioimpresi\u00f3n para dise\u00f1ar una vasculatura cerebral humana perfusible y funcional fue extremadamente desafiante, sin embargo, ahora tenemos un buen manejo de la t\u00e9cnica y potencialmente podemos fabricar una amplia variedad de construcciones de tejido humano vivo\u00bb, dijo el autor principal y la investigaci\u00f3n de LLNL. ingeniero de personal William \u00abRick\u00bb Hynes. \u00abUsando este enfoque, pudimos probar, observar y medir un fen\u00f3meno biol\u00f3gico que antes era imposible, y continuaremos iterando en estos hallazgos para arrojar luz sobre c\u00f3mo y cu\u00e1ndo las c\u00e9lulas tumorales circulantes eligen sus objetivos in vivo. Al emparejar nuestro plataforma dise\u00f1ada con modelado computacional, podemos interrogar directamente el comportamiento de las c\u00e9lulas metast\u00e1sicas y las reglas que las gobiernan mucho m\u00e1s r\u00e1pido que a trav\u00e9s de la experimentaci\u00f3n sola\u00bb.<\/p>\n
Para el componente computacional de la investigaci\u00f3n, Moya y su equipo trabajaron con Amanda Randles, ex becaria de Lawrence en LLNL, ahora profesora asistente de ingenier\u00eda biom\u00e9dica en la Universidad de Duke. El equipo de Randles us\u00f3 un algoritmo llamado HARVEY, desarrollado por Randles, para replicar el flujo sangu\u00edneo y las c\u00e9lulas cancerosas, validando el c\u00f3digo en microvasos e introduciendo c\u00e9lulas cancerosas expl\u00edcitas modeladas en la geometr\u00eda. El c\u00f3digo se desarroll\u00f3 y optimiz\u00f3 para la supercomputadora Summit en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, pero las simulaciones se completaron en LLNL y en Duke.<\/p>\n
Usando HARVEY, los investigadores pudieron capturar tasas de flujo que ser\u00edan dif\u00edciles de hacer solo mediante dispositivos in vitro, lo que permite a los investigadores \u00abdesactivar\u00bb par\u00e1metros espec\u00edficos que no ser\u00edan posibles en los experimentos, como la elasticidad de una c\u00e9lula, la cantidad de receptores celulares o el perfil de flujo, dijo Randles. Con el enfoque, los investigadores determinaron que la tensi\u00f3n de cizallamiento de la pared es importante para determinar la adhesi\u00f3n celular a las paredes de los vasos, pero no gobierna \u00fanicamente el proceso de uni\u00f3n del tumor. Las \u00e1reas donde las c\u00e9lulas tumorales circulantes se atascaron no se explicaron por completo solo con los patrones de flujo sangu\u00edneo, lo que sugiere que el flujo podr\u00eda activar las c\u00e9lulas endoteliales y contribuir al lugar donde se adhieren las c\u00e9lulas tumorales circulantes, dijeron los investigadores.<\/p>\n
La vasculatura viva bioimpresa en LLNL fue esencial para validar los modelos inform\u00e1ticos, dijo Randles, porque permite un entorno controlado donde factores como la geometr\u00eda pueden replicarse con precisi\u00f3n.<\/p>\n
\u00abLa biolog\u00eda es compleja\u00bb, dijo Randles. \u00abEstamos empezando a acercarnos a imitar la biolog\u00eda real de lo que est\u00e1 viendo en la vasculatura, pero haci\u00e9ndolo paso a paso donde todo est\u00e1 controlado, sabemos cu\u00e1les son las propiedades materiales de las paredes, la geometr\u00eda que hemos configurado y el flujo que est\u00e1 pasando. Podemos comenzar a replicar lo que realmente est\u00e1 sucediendo en el cuerpo, donde tenemos un banco de pruebas para comprender c\u00f3mo interact\u00faan las c\u00e9lulas cancerosas y por qu\u00e9 es posible que se produzcan met\u00e1stasis donde usted lo hace\u00bb.<\/p>\n
Moya dijo que la combinaci\u00f3n de dispositivos bioimpresos in vitro con modelos inform\u00e1ticos podr\u00eda permitir a los investigadores desvincular las contribuciones biol\u00f3gicas y f\u00edsicas que impulsan la siembra metast\u00e1sica. Dichas simulaciones podr\u00edan usarse para predecir ubicaciones donde se propagar\u00e1n los tumores, lo que permitir\u00eda la detecci\u00f3n selectiva de pacientes de alto riesgo y la intervenci\u00f3n terap\u00e9utica dirigida a las \u00e1reas m\u00e1s vulnerables. Los m\u00e9dicos podr\u00edan tomar resonancias magn\u00e9ticas de los pacientes y usarlas para simular d\u00f3nde es probable que se atasquen las c\u00e9lulas tumorales circulantes, y los modelos podr\u00edan decirles a los m\u00e9dicos en qu\u00e9 \u00e1reas enfocar su atenci\u00f3n para mejorar en gran medida la eficacia de los tratamientos, a\u00f1adi\u00f3 Moya.<\/p>\n
\u00abLa mayor\u00eda de la gente realmente no piensa en usar estas camas in vitro como una forma de hacer crecer la parte computacional\u00bb, dijo Moya. \u00abEstas son dos tecnolog\u00edas realmente poderosas. Es algo para lo que estamos especialmente capacitados porque tenemos acceso a supercomputadoras. Hay m\u00e1s en estas construcciones de tejido que solo estudios in vitro glorificados; en realidad, puede obtener informaci\u00f3n \u00fatil y comenzar a reconocer el papel de la f\u00edsica en biolog\u00eda\u00bb.<\/p>\n
El equipo del LLNL, dirigido por Moya, ha presentado una subvenci\u00f3n para un proyecto de seguimiento que examinar\u00e1 c\u00f3mo los patrones de flujo, la geometr\u00eda vascular, la mec\u00e1nica de las c\u00e9lulas tumorales y la mec\u00e1nica de los tejidos influyen en la cascada metast\u00e1sica, Moya dijo. Est\u00e1n trabajando para desarrollar formas de capturar interacciones celulares en geometr\u00edas m\u00e1s grandes, lo que requerir\u00e1 modelos de mayor resoluci\u00f3n y el estudio del comportamiento del flujo de diferentes tipos de c\u00e9lulas cancerosas. Los investigadores tambi\u00e9n est\u00e1n buscando financiamiento para apoyar esfuerzos adicionales de bioimpresi\u00f3n, como un proyecto dirigido por Hynes que se enfoca en desarrollar t\u00e9cnicas novedosas para imprimir c\u00e9lulas microbianas vivas para una amplia variedad de aplicaciones, que van desde la biofabricaci\u00f3n hasta materiales inteligentes.<\/p>\n
Moya quiere aumentar la complejidad de la vasculatura bioimpresa para examinar m\u00e1s a fondo el papel de la biof\u00edsica en la progresi\u00f3n de la enfermedad mortal. Adem\u00e1s, un equipo separado dirigido por Hynes y Moya est\u00e1 buscando modelar el flujo sangu\u00edneo en aneurismas cerebrales bioimpresos para probar intervenciones quir\u00fargicas, as\u00ed como continuar trabajando con el grupo de Randles en Duke para simular la formaci\u00f3n de co\u00e1gulos sangu\u00edneos vasculares en respuesta a tratamientos de aneurismas. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Uso de modelos e impresi\u00f3n 3D para estudiar defectos card\u00edacos comunes M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> WF Hynes et al. Examen del comportamiento metast\u00e1sico dentro de la vasculatura bioimpresa en 3D para la validaci\u00f3n de un modelo de flujo computacional en 3D, Science Advances (2020). DOI: 10.1126\/sciadv.abb3308 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Science Advances <\/p>\n Proporcionado por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore Cita<\/strong>: El equipo de investigaci\u00f3n empareja la bioimpresi\u00f3n 3D y el modelado por computadora para examinar propagaci\u00f3n del c\u00e1ncer en los vasos sangu\u00edneos (27 de agosto de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2020-08-team-pairs-d-bioprinting-cancer.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y la Universidad de Duke combinaron la bioimpresi\u00f3n 3D y los modelos de flujo computacional para analizar la f\u00edsica detr\u00e1s del comportamiento de las c\u00e9lulas tumorales circulantes y la uni\u00f3n de las c\u00e9lulas a el endotelio vascular, la capa de c\u00e9lulas que reviste la superficie interior de los … Continuar leyendo \u00abEl equipo de investigaci\u00f3n combina la bioimpresi\u00f3n 3D y el modelado por computadora para examinar la propagaci\u00f3n del c\u00e1ncer en los vasos sangu\u00edneos\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-33301","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33301","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=33301"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/33301\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=33301"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=33301"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=33301"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}