Tipos de cultivos tridimensionales para el cribado de drogas
Las tasas de éxito bastante bajas en el desarrollo de nuevos fármacos y el aumento de los costos sugieren que se requieren estrategias alternativas y sólidas para mejorar el descubrimiento temprano de fármacos.
Los cultivos en monocapa bidimensionales (2D) no proporcionan una verdadera representación in vitro de la enfermedad y se espera que la introducción de modelos celulares más relevantes y técnicas de imágenes de alto contenido aumente el éxito de los procesos de desarrollo de fármacos. Este artículo proporciona una descripción general de diferentes ensayos de cultivo celular tridimensionales (3D) y sus implicaciones para la detección de fármacos.
1. Cocultura: Los cocultivos de diferentes tipos de células se utilizan comúnmente para comprender las interacciones funcionales entre diferentes células y se pueden realizar tanto en 2D como en 3D. La automatización de ensayos de cocultivo para la detección de fármacos es relativamente simple pero requiere una estandarización a gran escala de los procedimientos. Las variaciones en los ensayos aumentan con la cantidad de tipos de células que se cultivan conjuntamente (1).
2. Esferoide: Los esferoides son agregados de células tridimensionales que se autoensamblan en estructuras similares a esferas y promueven interacciones entre células. Pueden imitar tejidos y microtumores con mayor fidelidad que los cultivos 3D y generalmente se cultivan en un contexto independiente del anclaje a partir de líneas celulares cultivadas en cultivos celulares 2D. La automatización para la detección de fármacos se puede lograr fácilmente según el tipo de célula y las placas que se utilizan para la formación de esferoides (2).
3. Microtejido: Los microtejidos son un tipo de tejido microscópico formado por la agregación de células primarias tras la interacción célula-célula y célula-MEC. La microestructura de estas estructuras 3D es similar a la de los tejidos naturales. El principal desafío hacia la automatización de la detección de drogas está representado por la preparación de la ECM. En general, los cultivos incluidos en gel son más desafiantes que las placas recubiertas de gel.
4. Organoide: Un organoide es un modelo simple de ingeniería de tejidos producido in vitro en el que las células se autoorganizan formando órganos miniaturizados. Estas estructuras 3D imitan la complejidad funcional, estructural y biológica clave de los órganos humanos. Las células primarias derivadas de pacientes aisladas de tejidos específicos se pueden utilizar para generar organoides in vitro para mejorar la relevancia de los ensayos de cultivos celulares. Sin embargo, al igual que los microtejidos, el manejo de la preparación de la ECM es un desafío para los equipos de automatización para la detección de drogas. El lento crecimiento, el alto costo de los reactivos y los procedimientos que requieren mucho tiempo limitan aún más la automatización (4).
Referencias:
1. Wang PC, Takezawa T. Reconstrucción del tejido glomerular renal utilizando un andamio de vitrigel de colágeno. J Biosci Bioeng. Junio de 2005; 99(6):529-40. doi: 10.1263/jbb.99.529. PMID: 16233828.
2. Herter S, Morra L, Schlenker R, Sulcova J, Fahrni L, Waldhauer I, Lehmann S, Reisländer T, Agarkova I, Kelm JM, Klein C, Umana P, Bacac M. Un nuevo modelo de esferoide heterotípico tridimensional para la evaluación de la actividad de los agentes de inmunoterapia contra el cáncer. Cáncer Immunol Immunother. Enero de 2017;66(1):129-140. doi: 10.1007/s00262-016-1927-1. Publicación electrónica del 2016 de noviembre de 17. PMID: 27858101; PMCID: PMC5222939.
3. Kang JH, Gimble JM, Kaplan DL. Modelo 3D in vitro de tejido adiposo vascularizado humano. Tissue Eng Parte A. Agosto de 2009; 15(8):2227-36. doi: 10.1089/ten.tea.2008.0469. PMID: 19207036; PMCID: PMC2792112.
4. Calandrini C, Drost J. Organoides normales y derivados de tumores como plataforma de detección de fármacos para vulnerabilidades farmacológicas específicas de tumores. Protocolo STAR. 2022 de enero de 10; 3 (1): 101079. doi: 10.1016/j.xpro.2021.101079. PMID: 35036959; PMCID: PMC8752949.
