Pesquisadores bioimprimem tumores de câncer de mama em 3D e os tratam em novo estudo

Pesquisadores da Penn State fizeram bioimpressão em 3D de tumores de câncer de mama e os trataram em um estudo inovador para entender melhor a doença que é uma das principais causas de mortalidade em todo o mundo.

Uma novidade científica, a conquista estabelece as bases para a fabricação de precisão de modelos de tumor. O avanço permitirá estudos e desenvolvimentos futuros de terapias anticâncer sem o uso de experimentos “in vivo” – ou “em animais”.

“Isso nos ajudará a entender como células imunes humanas interagir com tumores sólidos“, disse Ibrahim Ozbolat, professor de ciências da engenharia e mecânica, Engenharia Biomédica e neurocirurgia na Penn State e o autor sênior do estudo. “Desenvolvemos uma ferramenta que serve como plataforma de testes clínicos para avaliar com segurança e precisão terapias experimentais. Também é uma plataforma de pesquisa para imunologistas e biólogos entenderem como o tumor cresce, como interage com células humanas e como metastatiza. e se espalha no corpo.”

O laboratório de Ozbolat é especializado em impressão 3D para criar uma variedade de tecidos para uso na saúde humana. Dois artigos de revistas sobre o trabalho do laboratório usando bioimpressão 3D para ajudar no estudo do câncer de mama foram publicados recentemente em Materiais Funcionais Avançados e Biofabricação.

Os pesquisadores usaram uma técnica relativamente nova chamada bioimpressão assistida por aspiração para localizar com precisão os tumores em três dimensões e criar o tecido. Os pesquisadores então formaram o tecido em um modelo de tumor de mama vascularizado em várias escalas com vasos sanguíneos, que eles descobriram responderam à quimioterapia e imunoterapia baseada em células.

A equipe primeiro validou a precisão de seu modelo de tumor tratando-o com doxorrubicina, um medicamento quimioterápico à base de antraciclina comumente usado no tratamento de câncer de mama. Descobrindo que o tumor bioimpresso respondeu à quimioterapia, os pesquisadores passaram a testar um tratamento imunoterapêutico baseado em células no tumor em colaboração com a Dra. Derya Unutmaz, imunologista do Jackson Laboratory.

Os pesquisadores usaram células humanas CAR-T que foram projetadas por meio de edição de genes para reconhecer e combater uma forma agressiva de células de câncer de mama. Após 72 horas circulando as células CAR-T editadas através do tumor, os pesquisadores descobriram que as células dentro do tumor bioimpresso geraram uma resposta imune positiva e estavam lutando contra as células cancerígenas.

“Nosso modelo é feito de células humanas, mas o que fazemos é uma versão muito simplificada do corpo humano”, disse Ozbolat. “Existem muitos detalhes que existem no microambiente nativo que não somos capazes de replicar, ou mesmo considerar replicar. Buscamos a simplicidade dentro da complexidade. Queremos ter uma compreensão fundamental de como esses sistemas funcionam – e precisamos que o processo de crescimento seja simplificado, porque não temos tempo para esperar que os tumores cresçam em seu ritmo natural.”

Ozbolat explicou que, apesar dos notáveis ​​avanços na tratamento do câncer, faltam plataformas pré-clínicas para o estudo de agentes anticancerígenos experimentais. Ter que confiar em ensaios clínicos para testar a eficácia dos tratamentos, em última análise, limita a tradução clínica bem-sucedida de terapias anticâncer, disse ele. O desenvolvimento de modelos bioimpressos pode abrir as portas para maneiras inteiramente novas de entender o microambiente tumoral e a resposta imune do corpo.

“A imunoterapia já demonstrou ser um tratamento promissor para malignidades hematológicas”, disse Ozbolat. “Essencialmente, as células imunes do paciente são removidas e geneticamente editadas para serem citotóxicas para as células cancerígenas, depois reintroduzidas na corrente sanguínea do paciente. A circulação é crítica porque as células alteradas precisam se mover pelo corpo. Com os tumores, esse tipo de circulação eficaz não existe, então construímos nosso modelo para tentar entender melhor como os tumores respondem à imunoterapia.”

Ozbolat e seus colegas agora estão trabalhando com tumores removidos de pacientes reais com câncer de mama. Os pesquisadores aplicarão imunoterapia a tumores derivados de pacientes para ver como eles respondem.

“Este é um passo importante para entender os meandros da doença, que é essencial se vamos desenvolver novas terapêuticas e terapias direcionadas contra o câncer”, disse Ozbolat.