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Se desarrolló una nueva forma de cultivar organoides pancreáticos

by notiulti

Los ingenieros del MIT, en colaboración con científicos del Cancer Research UK Manchester Institute, han desarrollado una nueva forma de hacer crecer pequeñas réplicas del páncreas, utilizando células pancreáticas sanas o cancerosas. Sus nuevos modelos podrían ayudar a los investigadores a desarrollar y probar medicamentos potenciales para el cáncer de páncreas, que actualmente es uno de los tipos de cáncer más difíciles de tratar.

Utilizando un gel especializado que imita el entorno extracelular que rodea al páncreas, los investigadores pudieron cultivar “organoides” pancreáticos, lo que les permitió estudiar las importantes interacciones entre los tumores pancreáticos y su entorno. A diferencia de algunos de los geles que se utilizan ahora para cultivar tejido, el nuevo gel MIT es completamente sintético, fácil de ensamblar y se puede producir con una composición uniforme en todo momento.

“El tema de la reproducibilidad es muy importante”, dice Linda Griffith, profesora de Innovación Docente de la Escuela de Ingeniería y profesora de ingeniería biológica e ingeniería mecánica. “La comunidad de investigadores ha estado buscando formas de hacer cultivos más metódicos de este tipo de organoides, y especialmente para controlar el microambiente”.

Los investigadores también han demostrado que su nuevo gel se puede utilizar para hacer crecer otros tipos de tejido, incluido el tejido intestinal y endometrial.

Griffith y Claus Jorgensen, líder de grupo del Cancer Research UK Manchester Institute, son los autores principales del artículo, que aparece en Materiales de la naturaleza. El autor principal es Christopher Below, un ex estudiante de posgrado en el Cancer Research UK Manchester Institute.

Imitando el microambiente

Tradicionalmente, los laboratorios han utilizado gel derivado de tejido disponible comercialmente para cultivar organoides en una placa de laboratorio. Sin embargo, dado que el gel comercial más utilizado es una mezcla compleja de proteínas, proteoglicanos y factores de crecimiento derivados de un tumor desarrollado en ratones, varía de un lote a otro y tiene componentes indeseables presentes, dice Griffith. Tampoco siempre permite el crecimiento de múltiples tipos de células. Hace unos 10 años, el laboratorio de Griffith comenzó a trabajar en el diseño de un gel sintético que podría usarse para hacer crecer las células epiteliales, que forman las láminas que recubren la mayoría de los órganos, junto con otras células de apoyo.

El gel que desarrollaron se basa en polietilenglicol (PEG), un polímero que se usa a menudo para aplicaciones médicas porque no interactúa con las células vivas. Al estudiar las propiedades bioquímicas y biofísicas de la matriz extracelular, que rodea los órganos del cuerpo, los investigadores pudieron identificar características que podrían incorporar al gel PEG para ayudar a que las células crezcan en él.

Una característica clave es la presencia de moléculas llamadas ligandos peptídicos, que interactúan con proteínas de la superficie celular llamadas integrinas. La unión pegajosa entre ligandos e integrinas permite que las células se adhieran al gel y formen organoides. Los investigadores encontraron que la incorporación de pequeños péptidos sintéticos derivados de fibronectina y colágeno en sus geles les permitió desarrollar una variedad de tejidos epiteliales, incluido el tejido intestinal. Demostraron que las células de apoyo llamadas células estromales, junto con las células inmunes, también pueden prosperar en este entorno.

En el nuevo estudio, Griffith y Jorgensen querían ver si el gel también podría usarse para apoyar el crecimiento de organoides pancreáticos normales y tumores pancreáticos. Tradicionalmente, ha sido difícil cultivar tejido pancreático de una manera que reproduzca tanto las células cancerosas como el entorno de apoyo, porque una vez que las células tumorales pancreáticas se eliminan del cuerpo, pierden sus rasgos cancerosos distintivos.

El laboratorio de Griffith desarrolló un protocolo para producir el nuevo gel y luego se asoció con el laboratorio de Jorgensen, que estudia la biología del cáncer de páncreas, para probarlo. Jorgensen y sus estudiantes pudieron producir el gel y usarlo para cultivar organoides pancreáticos, utilizando células pancreáticas sanas o cancerosas derivadas de ratones.

“Obtuvimos el protocolo de Linda y pusimos los reactivos, y luego simplemente funcionó”, dice Jorgensen. “Creo que eso dice mucho de lo robusto que es el sistema y lo fácil que es implementarlo en el laboratorio”.

Otros enfoques que habían probado eran demasiado complicados o no recapitulaban el microambiente visto en los tejidos vivos, dice. Usando este gel, el laboratorio de Jorgensen pudo comparar los organoides pancreáticos con los tejidos que habían estudiado en ratones vivos, y encontraron que los organoides tumorales expresan muchas de las mismas integrinas que se ven en los tumores pancreáticos. Además, otros tipos de células que normalmente rodean a los tumores, incluidos los macrófagos (un tipo de células inmunitarias) y los fibroblastos (un tipo de células de apoyo), también pudieron crecer en el microambiente.

Células derivadas de pacientes

Los investigadores también demostraron que pueden usar su gel para cultivar organoides a partir de células de cáncer de páncreas de pacientes. Creen que también podría ser útil para estudiar cánceres de pulmón, colorrectal y otros. Dichos sistemas podrían usarse para analizar cómo los posibles medicamentos contra el cáncer afectan a los tumores y su microambiente.

Griffith también planea usar el gel para cultivar y estudiar tejido de pacientes con endometriosis, una condición que hace que el tejido que recubre el útero crezca fuera del útero. Esto puede provocar dolor y, a veces, infertilidad.

Una de las ventajas del nuevo gel es que es completamente sintético y se puede fabricar fácilmente en un laboratorio mezclando precursores específicos, incluido el PEG y algunos polipéptidos. Los investigadores han presentado una patente sobre la tecnología y están en proceso de licenciarla a una empresa que podría producir el gel comercialmente.

Referencia: Debajo de CR, Kelly J, Brown A, et al. Un modelo sintético tridimensional inspirado en el microambiente para los organoides de adenocarcinoma ductal pancreático. Nat Mater. 2021. doi: 10.1038 / s41563-021-01085-1

Este artículo se ha vuelto a publicar de los siguientes materiales. Nota: el material puede haber sido editado por su extensión y contenido. Para obtener más información, comuníquese con la fuente citada.

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