Inginerii de la MIT, în colaborare cu oamenii de ştiinţă de la institutul pentru cercetarea cancerului din Manchester, au dezvoltat un nou mod de a creşte replici minuscule ale pancreasului, folosind fie celule pancreatice sănătoase, fie canceroase.
Studiul acestor organoizi ar putea ajuta cercetătorii să dezvolte şi să testeze potenţiale medicamente pentru cancerul pancreatic, care este în prezent unul dintre cele mai dificile tipuri de cancer de tratat şi are o rată de mortalitate foarte ridicată.
Folosind un gel specializat, care imită mediul extracelular din jurul pancreasului, cercetătorii au reuşit să crească organoizi pancreatici, care le vor permite să studieze interacţiunile importante dintre tumorile pancreatice şi mediul lor.
Spre deosebire de unele dintre gelurile folosite până acum pentru a creşte ţesuturi, noul gel al cercetătorilor de la MIT este complet sintetic, uşor de asamblat şi poate fi produs cu o compoziţie consistentă de fiecare dată.
Cercetătorii au arătat, de asemenea, că noul gel poate fi folosit pentru a creşte alte tipuri de ţesut, inclusiv ţesut intestinal şi endometrial.
„În mod tradiţional, laboratoarele au folosit geluri obţinute din ţesut derivat disponibil în comerţ pentru a creşte organoizi. Întrucât cel mai utilizat gel comercial este un amestec complex de proteine, proteoglicani şi factori de creştere derivaţi dintr-o tumoare crescută la şoareci, acesta variază de la lot la lot şi are şi componente nedorite prezente. De asemenea, gelurile existente nu permit întotdeauna creşterea mai multor tipuri de celule“, spune Linda Griffith, profesor de bioinginerie la institutul de tehnologie din Massachusetts.
În urmă cu aproximativ 10 ani, laboratorul lui Griffith a început să lucreze la proiectarea unui gel sintetic care să fie utilizat la creşterea celulelor epiteliale, care alcătuiesc membrana care căptuşeşte majoritatea organelor împreună cu alte celule.
Gelul pe care l-au dezvoltat se bazează pe polietilenglicol (PEG), un polimer care este adesea folosit pentru aplicaţii medicale, deoarece nu interacţionează cu celulele vii. Prin studierea proprietăţilor biochimice şi biofizice ale matricei extracelulare, care înconjoară organele din organism, cercetătorii au reuşit să identifice caracteristicile pe care le-ar putea încorpora în gelul PEG, pentru a ajuta celulele să crească în el. O caracteristică cheie o reprezintă prezenţa moleculelor numite liganzi peptidici, care interacţionează cu proteinele de suprafaţă celulară numite integrine, nişte glicoproteine transmembranare de adeziune. Legătura dintre liganzi şi integrine permite celulelor să adere la gel şi să formeze organoizi.
Cercetătorii au descoperit că încorporarea peptidelor sintetice mici derivate din fibronectină şi colagen în gel le-a permis să crească o varietate de ţesuturi epiteliale, inclusiv ţesut intestinal. Ei au arătat că celulele stromale de susţinere, împreună cu celulele imune, pot prospera şi în acest mediu.
În noul studiu, echipa de cercetători a vrut să vadă dacă gelul ar putea fi folosit şi pentru a susţine creşterea organoizilor pancreatici şi a tumorilor pancreatice. În mod tradiţional, cercetătorii au întâmpinat dificultăţi până acum în creşterea în laborator a ţesutului pancreatic, într-un mod care reproduce atât celulele canceroase, cât şi mediul de susţinere, deoarece odată ce celulele tumorale pancreatice sunt îndepărtate din organism, îşi pierd trăsăturile canceroase distincte.
Laboratorul lui Griffith a dezvoltat un protocol pentru a produce noul gel, iar apoi a făcut echipă cu un laborator care studiază biologia cancerului pancreatic la acelaşi institut pentru a-l testa. Echipa a reuşit să producă gelul şi să-l folosească pentru a creşte organoizi pancreatici, folosind celule pancreatice sănătoase sau canceroase, derivate de la şoareci.
Folosind acest gel laboratorul a reuşit să compare organoizii pancreatici cu ţesuturile pe care le-au studiat la şoarecii vii şi au descoperit că organoizii tumorali exprimă multe dintre aceleaşi integrine observate în tumorile pancreatice. În plus, alte tipuri de celule care înconjoară în mod normal tumorile, inclusiv macrofagele (un tip de celule imune) şi fibroblastele (un tip de celule de susţinere), au fost, de asemenea, capabile să crească în micromediul astfel creat.
Cercetătorii au arătat, de asemenea, că pot folosi gelul pentru a creşte organoizi din celulele canceroase pancreatice de la pacienţi. Ei cred că acest lucru ar putea fi util pentru studierea cancerelor pulmonare, colorectale, şi altor tipuri de cancer. Astfel de sisteme ar putea fi utilizate pentru a analiza modul în care potenţialele medicamente împotriva cancerului afectează tumorile şi micromediul lor.
Echipa de cercetători intenţionează, de asemenea, să utilizeze gelul pentru a creşte şi a studia ţesutul de la pacienţii cu endometrioză, o afecţiune care determină ţesutul care căptuşeşte uterul să crească în afara uterului. Acest lucru poate duce la durere şi, uneori, infertilitate.
Unul dintre avantajele noului gel îl reprezintă şi faptul că este complet sintetic şi poate fi produs cu uşurinţă în laborator prin amestecarea precursorilor specifici, inclusiv PEG şi a unor polipeptide. Cercetătorii au depus un brevet privind tehnologia şi sunt în proces de licenţiere către o companie care ar putea produce gelul la scară comercială.
