123RF
Platforma mikrofluidycznej hodowli komórek wspomoże badania nad rakiem
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 01.07.2021
Źródło: Komisja Europejska/CORDIS
Naukowcy skonstruowali urządzenie mikrofluidyczne zdolne do odtworzenia fizjologicznego środowiska guzów nowotworowych. Celem badania jest lepsze zrozumienie procesu formowania się przerzutów. Znormalizowany układ typu „nowotwór na chipie” mógłby też w niektórych przypadkach zastąpić modele zwierzęce.
Rak piersi jest jednym z najczęściej diagnozowanych nowotworów u kobiet na całym świecie. Chociaż wyższy poziom świadomości problemu i lepsze metody leczenia doprowadziły do zmniejszenia śmiertelności wśród starszych kobiet, śmiertelność wśród kobiet poniżej 50. roku życia pozostaje niezmieniona.
– Główną przyczyną zgonów są przerzuty, wtedy szanse na przeżycie drastycznie maleją – wyjaśnia partnerka zespołu projektu MTOAC, Christa Ivanova, kierownik ds. badań i innowacji w firmie ELVESYS we Francji.
Projekt MTOAC, realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu lepsze zrozumienie procesu formowania się przerzutów. Aby osiągnąć ten cel, zespół projektu postanowił skonstruować urządzenie mikrofluidyczne zdolne do odtworzenia fizjologicznego środowiska guza.
Zapewni ono naukowcom prosty i opłacalny sposób hodowania i analizowania komórek nowotworowych. Kluczowe korzyści obejmują dostarczanie wyników porównywalnych z modelami in vivo w tańszy, bardziej etyczny i łatwiejszy w obsłudze sposób.
Naśladowanie środowiska guza
Urządzenie mikrofluidyczne składa się z maleńkiego mikrofluidycznego chipa, w którym można hodować komórki, wraz z pompami regulującymi przepływ składników odżywczych do komórek (w ten sposób naśladującego organizm). Sam układ zawiera trzy komory połączone małymi kanałami. – Założyliśmy, że wysiew komórek w każdym przedziale umożliwi nam badanie ich wzrostu i zachowania – dodaje Ivanova.
Po zbudowaniu platformy mikrofluidycznej hodowli komórek zespół projektu zaszczepił ją komórkami, w tym komórkami raka piersi. Komórki zostały zatopione w hydrożelu składającym się z kolagenu, co miało pomóc im w przyleganiu do chipa mikrofluidycznego. Następnie komórki pozostawiono do proliferacji i utworzenia struktur trójwymiarowych. Po kilku dniach układy typu „guz na chipie” zostały przeanalizowane pod kątem oceny wychwytu glukozy, hipoksji i oddziaływania między różnymi typami komórek.
– Odkryliśmy, że komórki pochodzące z guza zużywają więcej glukozy. To logiczne, ponieważ wykazują szybszy wzrost. Odkryliśmy również, że centrum trójwymiarowej hodowli komórek ulega zmartwieniu z powodu niedotlenienia. Jest to powszechne w nowotworach, ponieważ szybki wzrost komórek uniemożliwia ciągłe dostarczanie świeżej krwi i tym samym tlenu. To stan, który często inicjuje przerzuty – wyjaśnia Ivanova.
Zespół odkrył również, że wspólna hodowla komórek raka piersi i komórek naczyń krwionośnych doprowadziła do migracji tych pierwszych w kierunku tych drugich. Naukowcy chcą stworzyć trójwymiarowy układ hodowli komórek, który mógłby naśladować prawdziwe mikrośrodowisko guza.
Rozwiązanie znormalizowane
Sukces projektu podkreśla potencjał technologii mikrofluidycznej w zakresie lepszego zrozumienia mechanizmów biologicznych decydujących o rozwoju raka. – Złożoność mikrofluidyki onieśmielała nas w przeszłości. Mamy nadzieję, że ten łatwy w użyciu układ mikrofluidyczny wspomoże badania większej rzeszy naukowców – mówi Ivanova.
Projekt MTOAC stanowi przełom na drodze do opracowania znormalizowanego układu typu „nowotwór na chipie”, który w pewnych przypadkach mógłby ostatecznie zastąpić modele zwierzęce. Normalizacja ma kluczowe znaczenie, bo choć na rynku dostępnych jest kilka systemów typu „guz na chipie”, są one zazwyczaj ograniczone do określonych linii komórkowych, a ich koszt jest znaczny.
– Będziemy nadal pracować nad tym układem, aby uczynić go dostępniejszym i rozpropagować go bardziej w środowisku naukowym – dodaje Ivanova.
– Główną przyczyną zgonów są przerzuty, wtedy szanse na przeżycie drastycznie maleją – wyjaśnia partnerka zespołu projektu MTOAC, Christa Ivanova, kierownik ds. badań i innowacji w firmie ELVESYS we Francji.
Projekt MTOAC, realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu lepsze zrozumienie procesu formowania się przerzutów. Aby osiągnąć ten cel, zespół projektu postanowił skonstruować urządzenie mikrofluidyczne zdolne do odtworzenia fizjologicznego środowiska guza.
Zapewni ono naukowcom prosty i opłacalny sposób hodowania i analizowania komórek nowotworowych. Kluczowe korzyści obejmują dostarczanie wyników porównywalnych z modelami in vivo w tańszy, bardziej etyczny i łatwiejszy w obsłudze sposób.
Naśladowanie środowiska guza
Urządzenie mikrofluidyczne składa się z maleńkiego mikrofluidycznego chipa, w którym można hodować komórki, wraz z pompami regulującymi przepływ składników odżywczych do komórek (w ten sposób naśladującego organizm). Sam układ zawiera trzy komory połączone małymi kanałami. – Założyliśmy, że wysiew komórek w każdym przedziale umożliwi nam badanie ich wzrostu i zachowania – dodaje Ivanova.
Po zbudowaniu platformy mikrofluidycznej hodowli komórek zespół projektu zaszczepił ją komórkami, w tym komórkami raka piersi. Komórki zostały zatopione w hydrożelu składającym się z kolagenu, co miało pomóc im w przyleganiu do chipa mikrofluidycznego. Następnie komórki pozostawiono do proliferacji i utworzenia struktur trójwymiarowych. Po kilku dniach układy typu „guz na chipie” zostały przeanalizowane pod kątem oceny wychwytu glukozy, hipoksji i oddziaływania między różnymi typami komórek.
– Odkryliśmy, że komórki pochodzące z guza zużywają więcej glukozy. To logiczne, ponieważ wykazują szybszy wzrost. Odkryliśmy również, że centrum trójwymiarowej hodowli komórek ulega zmartwieniu z powodu niedotlenienia. Jest to powszechne w nowotworach, ponieważ szybki wzrost komórek uniemożliwia ciągłe dostarczanie świeżej krwi i tym samym tlenu. To stan, który często inicjuje przerzuty – wyjaśnia Ivanova.
Zespół odkrył również, że wspólna hodowla komórek raka piersi i komórek naczyń krwionośnych doprowadziła do migracji tych pierwszych w kierunku tych drugich. Naukowcy chcą stworzyć trójwymiarowy układ hodowli komórek, który mógłby naśladować prawdziwe mikrośrodowisko guza.
Rozwiązanie znormalizowane
Sukces projektu podkreśla potencjał technologii mikrofluidycznej w zakresie lepszego zrozumienia mechanizmów biologicznych decydujących o rozwoju raka. – Złożoność mikrofluidyki onieśmielała nas w przeszłości. Mamy nadzieję, że ten łatwy w użyciu układ mikrofluidyczny wspomoże badania większej rzeszy naukowców – mówi Ivanova.
Projekt MTOAC stanowi przełom na drodze do opracowania znormalizowanego układu typu „nowotwór na chipie”, który w pewnych przypadkach mógłby ostatecznie zastąpić modele zwierzęce. Normalizacja ma kluczowe znaczenie, bo choć na rynku dostępnych jest kilka systemów typu „guz na chipie”, są one zazwyczaj ograniczone do określonych linii komórkowych, a ich koszt jest znaczny.
– Będziemy nadal pracować nad tym układem, aby uczynić go dostępniejszym i rozpropagować go bardziej w środowisku naukowym – dodaje Ivanova.
