Formazione di sferoidi compatti
Gli sferoidi, che sono aggregati cellulari autoassemblati, come modello 3D rappresentativo di tumori solidi dipende in gran parte dall'uniformità delle sue dimensioni e forma. Gli sferoidi uniformi producono risultati riproducibili negli screening farmacologici e ottengono risultati significativi nella ricerca fisiopatologica sui tumori. Inoltre, gli sferoidi uniformi aiutano a quantificare le opzioni di trattamento e stimano l'effetto dell'incertezza del trattamento sui risultati.
Gli sferoidi compatti si trovano spesso resistenti all'intervento farmacologico rispetto alle cellule aggregate e gli sferoidi più piccoli sono vulnerabili alla chemioterapia e alla radioterapia. Gli sferoidi multicellulari più grandi (MCT) sono composti da strette aderenze cellula-cellula che impediscono la penetrazione del farmaco e contengono cellule ipossiche che aumentano la resistenza all'intervento terapeutico. Infine, la formazione di sferoidi uniformi e compatti aumenta il suo potenziale utilizzo negli screening di farmaci ad alto rendimento, rendendoli così un modello preferibile nella ricerca medica (1-6).
Metodi per formare MCT compatti
Sono stati sviluppati diversi metodi per garantire la formazione di MCT. Uno di questi include l'aggiunta di una membrana basale ricostituita nei terreni di coltura per facilitare la morfologia uniforme (7-9). Questi additivi includono Matrigel, rBM, Geltrex® e collagene. A tal fine, Matrigel ha promosso la formazione di sferoidi uniformi e compatti della linea cellulare di cancro al seno MDA-MB-231 che tipicamente contengono bassi livelli di E-caderina necessaria per le giunzioni strette cellula-cellula. Anche altre linee cellulari di cancro al seno coltivate in presenza del 2.5% di rBM hanno indicato sferoidi compatti di dimensione e forma uniformi (3).
Un altro metodo proposto per favorire la formazione di sferoidi uniformi è la microfabbricazione dei micropozzetti. I micropozzetti sono fabbricati utilizzando la tecnologia di stampa 3D e la litografia morbida. Questo è un metodo abbastanza semplice, che offre un controllo semplice delle dimensioni del pozzo ed è compatibile con la maggior parte dei metodi di coltura. Nella fabbricazione vengono utilizzati polimeri sintetici come PMMA, polistirene, PDMS e PEGDMA. Vengono utilizzati anche altri polimeri naturali come il collagene, la gelatina e l'agarosio. Le dimensioni dei micropozzetti confinano spazialmente le cellule, portando alla formazione di sferoidi di dimensione e forma controllate (6,10).
Altre tecniche impiegate per generare sferoidi uniformi includono la microstampa di MCT utilizzando il sistema acquoso a due fasi (ATPS), metodi che coinvolgono il flusso di taglio sotto scuotimento orbitale dei mezzi. In quest'ultimo, un attento monitoraggio della coltura e dei tempi di agitazione regolano la dimensione degli sferoidi. Per ottenere sferoidi più grandi i tempi di coltura e di agitazione vengono prolungati (10).
Riferimenti
1. Bufa FM, West C, Byrne K, Moore JV, Nahum AE. Risposta alle radiazioni e tasso di guarigione degli sferoidi di adenocarcinoma del colon umano di diverse dimensioni. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2001;49(4):1109–18.
2. Horas JA, Olguin OR, Rizzotto MG. Sulla frazione sopravvissuta negli sferoidi tumorali multicellulari irradiati: calcolo dei parametri complessivi di radiosensibilità, influenza dell'ipossia ed effetti di volume. Phys Med Biol. 2005;50(8):1689–701.
3. Weber W, Weber J, Senekowitsch-Schmidtke R. Effetto terapeutico di m-['3'I]- e m-['251] Iodobenzilguanidina su sferoidi tumorali multicellulari di neuroblastoma di diverse dimensioni. Ricerca sul cancro 1996;56(23):5428–34.
4. Silvio D, Nunzia A, Diego C, Robert I, Eleonora T, Raoul AD, et al. L'induzione di ipossia e necrosi negli sferoidi tumorali multicellulari è associata alla resistenza al trattamento chemioterapico. Oncobersaglio. 2017;8(1):1725–36.
5. Gencoglu MF, Barney LE, Hall CL, Brooks EA, Schwartz AD, Daniel CC, et al. Studio comparativo dei metodi di formazione degli sferoidi tumorali multicellulari e implicazioni per lo screening farmacologico. ACS Biomater Sci Ing. 2018;4(2):410–20.
6. Lee JM, Park DY, Yang L, Kim EJ, Ahrberg CD, Lee KB, et al. Generazione di sferoidi tumorali multicellulari di dimensioni uniformi utilizzando micropozzetti di idrogel per lo screening farmacologico avanzato. Sci Rep. 2018;8(1):17145.
7. Badea MA, Balas M, Hermenean A, Ciceu A, Herman H, Daniela I, et al. Influenza del matrigel su colture a sferoidi singoli e multipli nella ricerca sul cancro al seno. SLAS Scov. 2019;24(5):563–78.
8. Beckingham LJ, Todorovic M, Velasquez JT, Vial ML, Chen M, Jenny AKE, et al. La coltura cellulare tridimensionale può essere regolata mediante vibrazione: la vibrazione a bassa frequenza aumenta la dimensione degli sferoidi cellulari che rivestono l'olfatto. J Biol Ing. 2019;13:41.
9. Leung BM, Lesher-Perez SC, Matsuoka T, Moraes C, Takayama S. Additivi multimediali per promuovere la circolarità e la compattezza sferoidale nella piattaforma di caduta sospesa. Biomateria Sci. 2015;3(2):336–44.
10. Han, SJ, Kwon, S. & Kim, KS Sfide legate all'applicazione di sferoidi tumorali multicellulari in fase preclinica. Cancer Cell Int 21, 152 (2021).
11. Lin, Ruei-Zeng e Lin, Ruei-Zhen e Chang, Hwan-You. Recenti progressi nella coltura di sferoidi multicellulari tridimensionali per la ricerca biomedica. Giornale delle biotecnologie. (2008). 3-1172.
