Evaluación de la heterogeneidad tumoral con una tubería de alto rendimiento

tEl éxito de las pruebas de fármacos no clínicas depende en gran medida del uso de modelos que recapitulen con precisión procesos biológicos complejos. Con el paso del Ley de Modernización 2.0 de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) En 2022, los investigadores ya no tendrán que emplear modelos animales para detectar candidatos a fármacos.¹ En cambio, la FDA está animando a los científicos a utilizar Otros modeloscomo los organoides tridimensionales y los métodos basados ​​en inteligencia artificial, que predicen mejor la respuesta humana.² Como resultado, los investigadores deberán mejorar los métodos existentes y desarrollar nuevos protocolos para optimizar la eficiencia de las pruebas no clínicas. En una prueba de concepto Comunicaciones de la naturaleza En el artículo, los científicos desarrollaron un sistema automatizado. ensayo de alto rendimiento para controlar el crecimiento de organoides tumorales sin etiquetas.³

“La detección 3D con un alto rendimiento sigue siendo un gran desafío”, afirmó Alicia Soragnibiólogo oncológico de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y coautor correspondiente de este estudio junto con Michael Teitell en la UCLA. Normalmente, los investigadores siembran manualmente organoides dentro de una matriz extracelular 3D, como Matrigel, que se extiende sobre la superficie del pocillo de una microplaca o se coloca como una gota en el centro del pocillo. Sin embargo, esta metodología impide que los científicos implementen manipuladores de líquidos automatizados, lo que perturbaría los organoides que crecen en el centro de cada pozo. Para superar este obstáculo, Soragni, Teitell y su equipo interdisciplinario desarrollaron una estrategia para bioimprimir grupos de líneas celulares cancerosas suspendidas en medio de cultivo y Matrigel en los pocillos de una microplaca. La bioimpresora extruyó la mezcla en forma de cuadrado hueco, dejando un claro en el centro de cada pocillo. Como ahora podrían emplear manipuladores de líquidos automatizados, los investigadores podrían aumentar el rendimiento del oleoducto.

Los investigadores también querían desarrollar un método para observar cómo los organoides tumorales individuales responden a la terapia en tiempo real. Los científicos suelen utilizar ensayos de criterio de valoración para evaluar el efecto de un fármaco en una población de organoides, pero estas pruebas no logran evaluar la heterogeneidad dentro de la muestra. Soragni y sus colegas emplearon en cambio interferometría de células vivas de alta velocidad, que es una técnica óptica sin etiquetas que utiliza cambios de fase generados cuando la luz pasa a través de un objeto para calcular su masa. Utilizando este método de imágenes y cuantificación basada en aprendizaje automático, los investigadores evaluaron cómo respondieron los organoides tumorales individuales al tratamiento con medicamentos contra el cáncer mediante el seguimiento de su biomasa. A menudo se supone que las poblaciones de células que surgen de la misma línea son homogéneas, pero después del tratamiento, los investigadores observaron que los organoides aumentaban, disminuían o mantenían su tamaño. Estos hallazgos resaltaron el potencial del proyecto para detectar respuestas heterogéneas a los fármacos.

“Es muy agradable tener un grupo interdisciplinario trabajando juntos para descubrir qué podemos hacer mejor”, dijo Lanlan Zhou, biólogo especializado en cáncer y director del Organoid Core Facility ubicado dentro del Centro Oncológico Legorreta de la Universidad de Brown, que no participó en el estudio. Zhou estaba emocionado de ver qué haría el grupo a continuación y esperaba que probaran la capacidad de su plataforma para evaluar modelos organoides más complejos que representen mejor el microambiente tumoral in vivo. “Hay que pensar en el microambiente del tumor porque el tumor no está formado únicamente por células tumorales. Está formado por muchas células, incluidas algunas células normales. Por ejemplo, tienen células inmunitarias, fibroblastos, vasos sanguíneos”.

Soragni, Teitell y su equipo están investigando actualmente cómo reaccionarán los organoides derivados de pacientes a la bioimpresión con la esperanza de poder utilizar esta plataforma para predecir las respuestas de los pacientes a los medicamentos. Esto será de particular importancia para los cánceres raros, como los sarcomas. “Tenemos muy pocos conocimientos sobre la mayoría de los cánceres raros. No sabemos cuáles son los factores que impulsan las enfermedades, no sabemos cuán heterogéneos son, no sabemos cómo responden a la terapia”, dijo Soragni. “Observar con este tipo de plataforma el cáncer raro nos dará mucha información. Nos enseñará mucho sobre biología y también nos ayudará potencialmente a encontrar terapias que podríamos analizar clínicamente”.

Referencias

1. Adashi EY, et al. La Ley de Modernización 2.0 de la FDA: las pruebas de medicamentos en animales se vuelven opcionales. Soy J Med. 2023;136(9):853-854.
2. Zushin PJH, et al. Ley de Modernización 2.0 de la FDA: Transición más allá de los modelos animales con células humanas, organoides y enfoques basados ​​en IA/ML. J Clin Invest. 133(21):e175824.
3. Tebón PJ, et al. Detección de fármacos con resolución de un solo organoide mediante bioimpresión e interferometría. comuna nacional. 2023;14(1):3168.