Lucha contra el cáncer con cáncer: las células cultivadas en 3D podrían impulsar la terapia de precisión

ANN ARBOR—Algún día, las matrices de diminutos cánceres cultivados en laboratorio con forma de panal podrían ayudar a los médicos a concentrarse en tratamientos individualizados para el cáncer de ovario, una enfermedad impredecible que mata a más de 14,000 mujeres cada año solo en los Estados Unidos.

Un equipo de investigadores ha ideado un proceso que puede hacer crecer cientos de masas de células cultivadas, llamadas esferoides, a partir de unas pocas células tumorales derivadas de un paciente. Crecido en una estructura desarrollada por UM llamada matriz de gotas colgantes 384, cada esferoide está encerrado en una pequeña gota de un medio de cultivo especial. Este método tridimensional produce células que crecen y se multiplican tal como lo harían dentro del cuerpo.

Eventualmente, esos esferoides podrían servir como un campo de pruebas donde los médicos podrían probar rápidamente muchos medicamentos diferentes, encontrando la mejor combinación para un paciente individual y ajustándose sobre la marcha a medida que evoluciona la enfermedad. Esto podría ayudarlos a estar un paso por delante de las células tumorales dentro del cuerpo del paciente.

“Hoy estamos limitados a células bidimensionales cultivadas en suero bovino derivado de vacas. Las células que crecen de esta manera a menudo no responden a la medicación de la misma manera que las células de cáncer de ovario dentro del cuerpo”, dijo Geeta Mehta, profesora asistente de ciencia e ingeniería de materiales de Dow Corning en la UM y líder del equipo de investigación que desarrolló la técnica. “Los esferoides cultivados tridimensionales proporcionan una forma mucho más predictiva de probar muchos medicamentos diferentes y una forma de cultivar muchas células cultivadas a partir de unas pocas células derivadas de pacientes”.

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En un estudio reciente, los investigadores administraron medicamentos contra el cáncer a los esferoides de cáncer cultivados y compararon su respuesta con la de las células de cáncer de ovario que se extrajeron de la misma paciente y se implantaron en ratones. Demostraron que la respuesta de los esferoides cultivados reflejaba con precisión la de las células naturales implantadas en los ratones. Los hallazgos se detallan en un estudio publicado en la revista Clinical Cancer Research.

Mehta explica que incluso entre los cánceres, el cáncer de ovario es particularmente amenazante. Sus esferoides flotantes transportan el cáncer a través del abdomen con la capacidad de formar nuevos tumores dondequiera que vayan: el hígado, los intestinos, la pared abdominal. Y las células dentro de esos esferoides mutan a menudo y de manera impredecible, desarrollando rápidamente nuevas cepas que resisten los medicamentos de quimioterapia.

La adaptabilidad mortal del cáncer de ovario contribuye a una tasa de recaída del 70 por ciento entre las pacientes que se han sometido a una cirugía para extirpar un tumor. Son estos pacientes los que Mehta cree que algún día se beneficiarán de esta técnica.

Los cientos de compartimentos individuales de la matriz de gotas colgantes hacen posible cultivar muchos esferoides a la vez y recopilar rápidamente datos sobre múltiples drogas. Esto es clave, ya que el tratamiento de quimioterapia a menudo requiere cócteles complejos de múltiples medicamentos administrados juntos. Las celdas podrían proporcionar una forma de probar muchos de estos cócteles simultáneamente.

Si bien es probable que falten muchos años para el uso clínico generalizado, Mehta dice que el equipo ahora planea realizar pruebas más exhaustivas, cultivando células de pacientes que se someten a quimioterapia, luego administrando los mismos medicamentos de quimioterapia a las células cultivadas y midiendo su respuesta.

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“Este es un paso realmente importante para acelerar la medicina personalizada para pacientes con cáncer”, dijo Ronald Buckanovich, profesor de medicina en la Universidad de Pittsburgh y coautor principal del estudio. “La capacidad de tomar muestras de pacientes, hacerlas crecer rápidamente de una manera más fisiológica y estudiar su respuesta a la terapia, sin usar ratones, será una forma más rápida, económica y humana de probar rápidamente la respuesta de un paciente a docenas de terapias”.

El equipo también planea ampliar las pruebas del tratamiento más allá de las células madre del cáncer a otros tipos de células con el objetivo de obtener una comprensión más amplia del papel que desempeña cada tipo de célula en la creación de resistencia a la quimioterapia.

“Esto nos acerca a una comprensión de qué opciones de tratamiento funcionan mejor, pero también nos brinda una manera de estudiar exactamente qué sucede cuando falla un tratamiento”, dijo la coautora del estudio Karen McLean, profesora asistente de oncología ginecológica en Michigan Medicine. “Y comprender por qué algo no funciona puede ser extremadamente útil como una forma de desarrollar mejores tratamientos o combinaciones de tratamientos”.

El estudio se titula “Enfoque basado en medicamentos personalizados para modelar patrones de quimiorresistencia y recurrencia tumoral utilizando esferoides de células madre de cáncer de ovario”. La investigación fue apoyada por los Premios al Investigador de Carrera Temprana del Programa de Investigación del Cáncer de Ovario del Departamento de Defensa y por el Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud, premio número P30CA046592.

El equipo de investigación también incluye a la becaria de investigación en ciencia e ingeniería de materiales de la UM Shreya Raghavan, la técnica de investigación en ingeniería mecánica Pooja Mehta, la investigadora graduada en ciencia e ingeniería de materiales Maria Ward Rashidi y los asistentes de investigación graduados en ingeniería biomédica Michael Bregenzer y Elyse Fleck.

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Más información:

  • Resumen:  Enfoque basado en medicina personalizada para modelar patrones de quimiorresistencia y recurrencia tumoral utilizando esferoides de células madre de cáncer de ovario
  • Geeta Mehta
  • karen mclean

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