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Creato tumore del pancreas 3D in laboratorio per studiare nuove terapie. Studio su Nature Communications

Photo credit: prof. Alvaro Mata, University of Nottingham

Un team internazionale di scienziati ha creato in laboratorio un modello tridimensionale (3D) di tumore del pancreas, combinando una matrice bioingegnerizzata e cellule derivate dal paziente, che potrebbero essere utilizzate per sviluppare e testare trattamenti mirati.

In un nuovo studio pubblicato su Nature Communications, i ricercatori dell'Università di Nottingham, della Queen Mary University di Londra, della Monash University e della Shanghai Jiao Tong University hanno creato un microambiente 3D multicellulare, che utilizza cellule derivate dal paziente, per ricreare il modo in cui le cellule tumorali crescono in cancro al pancreas e rispondono ai farmaci chemioterapici. 

Il cancro del pancreas è molto difficile da trattare, soprattutto perché non ci sono segni o sintomi fino a quando il cancro non si è diffuso. Può essere resistente al trattamento e il tasso di sopravvivenza è basso rispetto ad altri tumori, con solo un tasso di sopravvivenza del 5-10% cinque anni dopo la diagnosi. 

Lo studio è stato condotto dai professori Alvaro Mata dell'Università di Nottingham (Regno Unito), Daniela Loessner della Monash University (Australia) e Christopher Heeschen della Shanghai Jiao Tong University (Cina). “Ci sono due ostacoli principali al trattamento del cancro del pancreas: una matrice molto densa di proteine ??e la presenza di cellule staminali tumorali (CSC) altamente resistenti, che sono coinvolte nella ricaduta e metastasi. Nel nostro studio, abbiamo progettato una matrice in cui le CSC possono interagire con altri tipi di cellule e insieme si comportano più come fanno nel corpo, aprendo la possibilità di testare diversi trattamenti in modo più realistico", spiega il dottor David Osuna de la Peña, ricercatore capo del progetto.

C'è bisogno di migliori modelli 3D del cancro per studiare la crescita e la progressione del tumore nei pazienti e testare le risposte a nuovi trattamenti. Attualmente, il 90% dei trattamenti contro il cancro testati preclinicamente fallisce nelle prime fasi degli studi clinici e meno del 5% dei farmaci oncologici ha successo negli studi clinici. 

I test preclinici si basano principalmente su una combinazione di colture cellulari bidimensionali (2D) coltivate in laboratorio e modelli animali per prevedere le risposte al trattamento. Tuttavia, le colture cellulari 2D convenzionali non riescono a imitare le caratteristiche chiave dei tessuti tumorali e le differenze tra le specie possono portare a molti trattamenti di successo negli animali ospiti inefficaci nell'uomo. 

Di conseguenza, sono necessari nuovi modelli sperimentali di cancro 3D, per ricreare meglio il microambiente del tumore umano e incorporare le differenze specifiche del paziente.

L'autoassemblaggio è il processo mediante il quale i sistemi biologici assemblano in modo controllabile più molecole e cellule in tessuti funzionali. Sfruttando questo processo, il team ha creato un nuovo biomateriale idrogel, realizzato con proteine ??multiple ma specifiche, che si trovano nel cancro del pancreas. Questo meccanismo di formazione consente l'incorporazione di tipi cellulari chiave per creare ambienti biologici in grado di emulare le caratteristiche del tumore di un paziente. 

“L'uso di modelli di cancro umano sta diventando sempre più comune nello sviluppo di trattamenti per la malattia, ma una delle principali barriere per inserirli nelle applicazioni cliniche è il tempo di risposta -aggiunge il prof. Mata- Abbiamo progettato un modello ex vivo completo e sintonizzabile di adenocarcinoma duttale pancreatico (PDAC), assemblando e organizzando componenti chiave della matrice con cellule derivate dal paziente. I modelli mostrano profili trascrizionali specifici del paziente, funzionalità CSC e forte tumorigenicità; nel complesso fornendo uno scenario più rilevante rispetto alle culture Organoid e Sphere. Ancora più importante, le risposte ai farmaci sono state riprodotte meglio nelle nostre culture autoassemblate rispetto agli altri modelli -conclude- Riteniamo che questo modello si avvicini alla visione di poter portare le cellule tumorali del paziente in ospedale, incorporarle nel nostro modello, trovare il cocktail ottimale di trattamenti per un particolare cancro e restituirlo al paziente, il tutto in un breve lasso di tempo. Sebbene questa visione della medicina di precisione per il trattamento di questa malattia sia ancora lontana, questa ricerca fornisce un passo verso la sua realizzazione”.

Nature Communications: "Bioengineered 3D models of human pancreatic cancer recapitulate in vivo tumour biology". DOI: 10.1038/s41467-021-25921-9

Antonio Caperna

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