En general, la quimioterapia produce resultados diferentes en cada paciente en función del fondo genómico y molecular del tumor. ¿Qué pasaría si, cultivando células cancerosas o células madre recogidas de un paciente, se pudiera comprobar de antemano la respuesta al fármaco y encontrar un tratamiento personalizado?

Un equipo de investigación de POSTECH ha conseguido producir un modelo in vitro de cáncer metastásico vascularizado mediante bioimpresión 3D, lo que permite un tratamiento de precisión del cáncer.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Dong-Woo Cho y el candidato al doctorado Won-Woo Cho, del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH, en colaboración con el profesor Byoung Soo Kim, de la Universidad Nacional de Pusan, y el profesor Ge Gao, del Instituto de Tecnología de Pekín, han desarrollado conjuntamente una metodología de impresión celular en 3D in situ que puede imprimir directamente esferoides de cáncer que imitan las propiedades del melanoma metastásico dentro del baño de soporte de la biotinta de matriz extracelular descelularizada (dECM).

Además, utilizando esta tecnología, los investigadores lograron producir esferoides de cáncer de varios diámetros con vasos sanguíneos.

Los resultados de este estudio se publicaron en Small Methods.

Para diseñar un modelo in vitro con propiedades similares a las de un tumor real, es esencial cultivar células cancerosas en esferoides (células cultivadas en 3D con forma esférica agregada).

En particular, durante la progresión del tumor, el tamaño y la ubicación del mismo son factores importantes estrechamente relacionados con el potencial metastásico del cáncer, ya que rigen en gran medida la hipoxia tumoral y la angiogénesis de los vasos sanguíneos.

Para reproducir con precisión la metástasis del cáncer, es necesario poder simular estas características.

Sin embargo, debido a la falta de una técnica flexible, hasta ahora no se había conseguido un modelo in vitro que imitara las características patológicas de los cánceres.

Para ello, el equipo de investigación ha desarrollado una tecnología de impresión celular que puede producir fácilmente esferoides de cáncer en 3D.

Esta metodología permite imprimir esferoides cancerígenos en 3D (500-1000 µm) que pueden ser escalables y posicionados dentro de la biotinta.

El equipo de investigación confirmó la formación de la región de hipoxia controlando el tamaño del esferoide y comparó las expresiones genéticas metastásicas.

Además, se produjo un modelo vascular de cáncer in vitro mediante la impresión de un sistema de endotelio vascular perfusible junto con esferoides de cáncer en un baño de biotinta.

Al imprimir los esferoides de cáncer a distintas distancias de los vasos sanguíneos, los investigadores pudieron observar el cambio en la metástasis según la distancia entre los vasos sanguíneos.

Además, los investigadores comprobaron que la disfunción vascular y la angiogénesis que se producen en el microambiente tumoral y la inflamación se generan mediante el control de la distancia entre la unidad cancerosa metastásica (MCU) y el sistema de endotelio vascular (VES).

"Gracias a esta investigación, pudimos imprimir rápidamente esferoides cancerosos de tamaño uniforme en la ubicación deseada", explicó el profesor Dong-Woo Cho. "Al imprimir esferoides de cáncer con vasos sanguíneos in vitro que imitan la estructura de los vasos sanguíneos reales, pudimos reproducir con mayor precisión la metástasis del cáncer en los vasos sanguíneos".

Incluso para un mismo cáncer, cada paciente tiene una progresión tumoral diferente y su mutación genética también varía, lo que hace necesario un tratamiento personalizado.

Mediante este estudio se ha comprobado la posibilidad de producir un modelo personalizado de cáncer-vaso in vitro utilizando células derivadas de varios pacientes. La plataforma puede elevar la fiabilidad de los tratamientos personalizados contra el cáncer en el futuro.

Esta investigación se ha llevado a cabo con el apoyo del Programa de Iniciativa de Investigación Creativa y el Programa de Investigación Tecnológica Original de la Fundación Nacional de Investigación de Corea.

Fuente: Pohang University of Science and Technology