Os engenheiros cultivam “organóides” pancreáticos que imitam o real
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O estudo desses organoides pode ajudar os pesquisadores a desenvolver e testar novos tratamentos para o cancro de pâncreas, um dos tipos mais letais de cancro.

Os engenheiros do MIT, em colaboração com cientistas do Cancer Research UK Manchester Institute, desenvolveram uma nova maneira de cultivar pequenas réplicas do pâncreas, usando células pancreáticas saudáveis ​​ou cancerosas. Seus novos modelos podem ajudar os pesquisadores a desenvolver e testar drogas potenciais para o cancro de pâncreas, que atualmente é um dos tipos de cancro mais difíceis de tratar.

Usando um gel especializado que imita o ambiente extracelular ao redor do pâncreas, os pesquisadores foram capazes de desenvolver “organóides” pancreáticos, permitindo-lhes estudar as interações importantes entre os tumores pancreáticos e seu ambiente. Ao contrário de alguns dos géis agora usados ​​para cultivar tecidos, o novo gel MIT é totalmente sintético, fácil de montar e pode ser produzido com uma composição consistente sempre.

“A questão da reprodutibilidade é importante”, diz Linda Griffith, professora de inovação do ensino da Escola de Engenharia e professora de engenharia biológica e mecânica. “A comunidade de pesquisa tem procurado maneiras de fazer culturas mais metódicas desses tipos de organoides e, especialmente, de controlar o microambiente.”

Os pesquisadores também mostraram que seu novo gel pode ser usado para cultivar outros tipos de tecido, incluindo tecido intestinal e endometrial.

Griffith e Claus Jorgensen, um líder de grupo no Cancer Research UK Manchester Institute, são os autores seniores do artigo, que aparece hoje na Nature Materials . O autor principal é Christopher Below, um ex-aluno de graduação do Cancer Research UK Manchester Institute.

Imitando o microambiente

Tradicionalmente, os laboratórios têm usado gel derivado de tecido disponível comercialmente para cultivar organóides num prato de laboratório. No entanto, como o gel comercial mais amplamente utilizado é uma mistura complexa de proteínas, proteoglicanos e fatores de crescimento derivados de um tumor cultivado em camundongos, é variável de lote para lote e tem componentes indesejáveis ​​presentes, diz Griffith. Também nem sempre permite o crescimento de vários tipos de células. Cerca de 10 anos atrás, o laboratório de Griffith começou a trabalhar no projeto de um gel sintético que poderia ser usado para fazer crescer células epiteliais, que formam as camadas que revestem a maioria dos órgãos, junto com outras células de suporte.

O gel que desenvolveram é baseado em polietilenoglicol (PEG), um polímero que é frequentemente usado para aplicações médicas porque não interage com células vivas. Ao estudar as propriedades bioquímicas e biofísicas da matriz extracelular, que envolve os órgãos do corpo, os pesquisadores foram capazes de identificar características que poderiam incorporar ao gel de PEG para ajudar as células a crescer nele.

Uma característica importante é a presença de moléculas chamadas ligantes peptídicos, que interagem com proteínas da superfície celular chamadas integrinas. A ligação pegajosa entre ligantes e integrinas permite que as células adiram ao gel e formem organóides. Os pesquisadores descobriram que a incorporação de pequenos peptídeos sintéticos derivados de fibronectina e colágeno em seus géis permitiu que eles cultivassem uma variedade de tecidos epiteliais, incluindo tecido intestinal. Eles mostraram que as células de suporte chamadas células do estroma, junto com as células do sistema imunológico, também podem prosperar neste ambiente.

No novo estudo, Griffith e Jorgensen queriam ver se o gel também poderia ser usado para apoiar o crescimento de organóides pancreáticos normais e tumores pancreáticos. Tradicionalmente, tem sido difícil fazer crescer o tecido pancreático de uma maneira que replique tanto as células cancerosas quanto o ambiente de suporte, porque uma vez que as células tumorais pancreáticas são removidas do corpo, elas perdem suas características cancerosas distintas.

O laboratório de Griffith desenvolveu um protocolo para produzir o novo gel e depois se juntou ao laboratório de Jorgensen, que estuda a biologia do cancro pancreático, para testá-lo. Jorgensen e seus alunos foram capazes de produzir o gel e usá-lo para cultivar organóides pancreáticos, usando células pancreáticas saudáveis ​​ou cancerosas derivadas de ratos.

“Recebemos o protocolo de Linda e os reagentes, e então funcionou”, diz Jorgensen. “Acho que isso fala muito sobre a robustez do sistema e como é fácil de implementar no laboratório.”

Outras abordagens que eles tentaram eram muito complicadas ou não recapitulavam o microambiente visto em tecidos vivos, diz ele. Usando este gel, o laboratório de Jorgensen foi capaz de comparar os organóides pancreáticos aos tecidos que eles estudaram em ratos vivos, e eles descobriram que os organóides tumorais expressam muitas das mesmas integrinas vistas em tumores pancreáticos. Além disso, outros tipos de células que normalmente circundam os tumores, incluindo macrófagos (um tipo de células do sistema imunológico) e fibroblastos (um tipo de células de suporte), também foram capazes de crescer no microambiente.

Células derivadas de pacientes

Os pesquisadores também mostraram que podem usar seu gel para cultivar organóides a partir de células de cancro pancreático de pacientes. Eles acreditam que também pode ser útil para estudar cancro de pulmão, colorretal e outros. Esses sistemas podem ser usados ​​para analisar como as drogas contra o cancro em potencial afetam os tumores e seu microambiente.

Griffith também planeia usar o gel para cultivar e estudar o tecido de pacientes com endometriose, uma condição que faz com que o tecido que reveste o útero cresça fora do útero. Isso pode causar dor e, às vezes, infertilidade.

Uma das vantagens do novo gel é que ele é totalmente sintético e pode ser feito facilmente num laboratório pela mistura de precursores específicos, incluindo PEG e alguns polipeptídeos. Os pesquisadores registraram a patente da tecnologia e estão em processo de licenciamento para uma empresa que poderia produzir o gel comercialmente.

A pesquisa foi financiada pelo Cancer Research UK, Rosetrees Trust, um European Research Council Consolidator Award, a National Science Foundation, o National Institutes of Health e a Defense Advanced Research Projects Agency.


Fonte da história:

Materiais fornecidos pelo Massachusetts Institute of Technology . Original escrito por Anne Trafton. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

Referência do jornal :

  1. Christopher R. Below, Joanna Kelly, Alexander Brown, Jonathan D. Humphries, Colin Hutton, Jingshu Xu, Brian Y. Lee, Celia Cintas, Xiaohong Zhang, Victor Hernandez-Gordillo, Linda Stockdale, Matthew A. Goldsworthy, Joe Geraghty, Lucy Foster, Derek A. O’Reilly, Barbara Schedding, Janet Askari, Jessica Burns, Nigel Hodson, Duncan L. Smith, Catherine Lally, Garry Ashton, David Knight, Aleksandr Mironov, Antonia Banyard, Johannes A. Eble, Jennifer P. Morton , Martin J. Humphries, Linda G. Griffith, Claus Jørgensen. Um modelo tridimensional sintético inspirado no microambiente para organoides de adenocarcinoma ductal pancreático . Nature Materials , 2021; DOI: 10.1038 / s41563-021-01085-1
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