Innowacja typu „guz na chipie” wspomoże badania nad rakiem
Rak piersi jest jednym z najczęściej diagnozowanych nowotworów u kobiet na całym świecie. Chociaż wyższa świadomość 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, wyjaśnia partnerka zespołu projektu MTOAC, Christa Ivanova, kierownik ds. badań i innowacji w firmie ELVESYS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Francji. „O przerzucie mówimy, gdy komórki odrywają się od pierwotnej masy guza i atakują inne tkanki i narządy przez krwiobieg. Gdy rak tworzy przerzuty, szanse na przeżycie drastycznie maleją”. Projekt MTOAC, realizowany dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), miał na celu zwiększenie naszego zrozumienia procesu formowania się przerzutów. Aby osiągnąć ten cel, zespół projektu postanowił zbudować urządzenie mikrofluidyczne(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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 opracowane przez zespół projektowy 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 dostępnymi komercyjnie 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 te układy typu „guz na chipie” zostały przeanalizowane pod kątem oceny wychwytu glukozy, hipoksji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i oddziaływania między różnymi typami komórek. „Odkryliśmy, że komórki pochodzące z guza zużywają więcej glukozy”, wyjaśnia Ivanova. „To logiczne, ponieważ wykazują szybszy wzrost. Odkryliśmy również, że centrum trójwymiarowej hodowli komórek ulega zmartwieniu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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”. Zespół odkrył również, że wspólna hodowla komórek raka piersi i komórek naczyń krwionośnych doprowadziła do migracji tych pierwszych w kierunku tych drugich. „Wszystkie trzy obserwacje są zgodne z publikowaną literaturą”, zauważa Ivanova. „Sugeruje to, że stworzony trójwymiarowy układ hodowli komórek jest w stanie 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”, mówi Ivanova. „Mamy nadzieję, że ten łatwy w użyciu układ mikrofluidyczny wspomoże badania większej rzeszy naukowców”. I rzeczywiście, projekt MTOAC stanowi przełom na drodze do opracowania znormalizowanego układu typu „nowotwór na chipie”, który mógłby ostatecznie zastąpić w niektórych przypadkach 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 bardziej dostępnym i rozpropagować go bardziej w środowisku naukowym”, dodaje Ivanova.
