Cercetătorii au aplicat o nouă tehnologie pentru a obţine modele de tumori cerebrale mortale. Noua abordare ar putea elimina într-o zi necesitatea testelor medicale pe animale şi ar putea accelera testarea tratamentelor pentru cancer.
Glioblastomul este un cancer cerebral cu rezultate foarte slabe în ceea ce priveşte supravieţuirea. Majoritatea tratamentelor nu pot traversa bariera hemato-encefalică, ceea ce înseamnă că, spre deosebire de alte tipuri de cancer, nu există prea multe terapii disponibile pentru tumorile cerebrale.
O tehnologie de ultimă oră dezvoltată la Universitatea din Cincinnati îşi propune să schimbe acest lucru.
Cercetătorii americxani au folosit tehnologia de bioimprimare 3D pentru a crea vase de sânge artificiale care pot fi utilizate pentru a testa noi medicamente personalizate şi pentru a studia de ce glioblastomul este atât de rezistent.
„Scopul nostru este de a dezvolta modele care pot fi utilizate pentru a obţine noi informaţii despre mecanismul care promovează regenerarea tumorală şi rezistenţa la medicamente, permiţând testarea de noi terapii”, a declarat Riccardo Barrile, profesor asistent de inginerie biomedicală în cadrul Colegiului de Inginerie şi Ştiinţe Aplicate al UC.
Studiul a fost publicat în revista Advanced Healthcare Materials.
Organe pe un cip
Tehnologia organ-on-chip/organe pe un cip (OOC) este o abordare inovatoare care reproduce structurile şi funcţiile organelor umane pe platforme microfluidice, oferind perspective detaliate asupra proceselor fiziologice complicate. Această tehnologie oferă avantaje unice faţă de modelele convenţionale in vitro şi in vivo şi, prin urmare, are potenţialul de a deveni noul standard pentru cercetarea biomedicală şi screeningul medicamentelor.
Sistemele OOC sunt instrumente de testare formate din culturi de celule microfluidice care imită activitatea, mecanica şi răspunsul fiziologic al unui organ sau al unui sistem de organe.
Startup-urile de biotehnologie lucrează la evoluţia acestor sisteme, intenţionând să înlocuiască testarea pe animale din procesul de dezvoltare a noilor medicamente. Mai mult, deoarece aceste sisteme folosesc celule umane, răspunsul farmacocinetic este de aşteptat să fie mai asemănător rezultatelor care s-ar obţine la testări efectuate pe pacienţi umani decât celor pentru care testele se fac pe animale.
Glioblastomul este cea mai agresivă formă de tumoră cerebrală primară. Este de obicei letală”, a precizat Barrile. „Este o boală teribilă”, spune el.
Medicii prescriu de obicei chimioterapie în combinaţie cu îndepărtarea chirurgicală a tumorilor şi radioterapie, dar glioblastomul este rezilient şi, de obicei, devine rezistent la medicamente în timp.
„Aceste tumori sun dificil de vizat”, a precizat cercetătorul. „Ele sunt infiltrate strategic în părţile sănătoase ale ţesutului cerebral”.
Primele „organe pe un cip” au fost realizate în urmă cu mai puţin de 20 de ani. Este un domeniu foarte promiţător în ceea ce priveşte dezvoltarea medicamentelor, dar suntem abia la început, a explicat Barrile.
Folosind tehnologia standard, fabricarea organelor pe un cip poate dura luni de zile. Dar Barrile şi studenţii săi pot utiliza bioimprimarea 3D pentru a crea vase de sânge sintetice personalizate mult mai rapid pentru fiecare pacient.
„Matriţele sunt generate folosind tehnici clasice de fabricaţie. Poate dura de la săptămâni la luni pentru a genera un prototip. Abordarea noastră prin imprimare 3D durează doar câteva ore”, a spus el.
Iar acest lucru deschide o lume de posibilităţi de cercetare şi tratament, a spus el.
De asemenea, Barrile a spus că organele tradiţionale pe cip folosesc materiale din siliciu. Dar medicamentele necesare pentru tratarea glioblastomului sunt medicamente cu molecule mici - atât demici încât pot fi absorbite cu uşurinţă în forma de siliciu în locul ţesutului în care sunt necesare.
„Nu folosim materiale din siliciu, ci hidrogeluri microfluidice. Acesta este un avantaj, deoarece dispozitivele din silicon epuizează eficacitatea medicamentului. Moleculele dispar pur şi simplu în cadru”, a spus el.
Organele pe cip ar putea elimina într-o zi necesitatea testelor medicale pe animale, a spus Barrile.
Crearea de terapii personalizate
Autorul principal, Sirjana Pun, doctorand în inginerie biomedicală la UC, a declarat că dispozitivele OOCau un mare potenţial pentru avansarea dezvoltării de noi terapii.
„Tratamentele existente pentru glioblastom urmează o abordare unică, care s-a dovedit ineficientă în îmbunătăţirea semnificativă a supravieţuirii pacienţilor. Sistemul nostru poate fi utilizat pentru a crea modele de boală personalizate, permiţând testarea de noi terapii adaptate nevoilor unice ale fiecărui pacient”, a spus ea.
Cercetătorii au colaborat cu echipe de la Universitatea din Carolina de Nord şi de la Universitatea din Bordeaux din Franţa.
„Lucrăm împreună cu alţi oameni de ştiinţă din mediul academic, industrie şi agenţii de reglementare pentru a stimula adoptarea acestei tehnologii cu ideea pe termen lung de a înlocui modelele animale şi de a oferi metode alternative pentru testarea medicamentelor”, a precizat Barrile.
Ce sunt organele pe cipuri?
La sfârşitul anilor 1990, s-a descoperit o modalitate de a stratifica polimeri elastici pentru a controla şi a examina fluidele la nivel microscopic. Este ceea ce a lansat domeniul microfluidicii, care, pentru ştiinţele biomedicale, implică utilizarea dispozitivelor care pot imita fluxul dinamic al fluidelor din organism, cum ar fi sângele.
Progresele în microfluidică au oferit cercetătorilor o platformă pentru a cultiva celule care funcţionează similar modului în care ar funcţiona în corpul uman: aşa-numitele organe-pe-cip – organs-on-chip (OOC). Cipul este, practic, dispozitivul microfluidic care încapsulează celulele şi, de obicei, este realizat cu aceeaşi tehnologie care se foloseşte pentru fabricarea cipurilor de computer.
Pe lângă faptul că organele pe cip imită fluxul sanguin din organism, aceste platforme au microcamere care permit cercetătorilor să integreze mai multe tipuri de celule pentru a imita gama variată de tipuri de celule prezente în mod normal într-un organ. Fluxul fluidului conectează aceste tipuri de celule multiple, permiţând cercetătorilor să studieze modul în care interacţionează între ele[1].
[1] https://longevitymagazine.ro/cipuri-care-inlocuiesc-sisteme-de-organe-umane/
