Replicando o ambiente interno do corpo de um paciente com câncer de pulmão

De acordo com dados da Statistics Korea, o câncer foi responsável pela maioria das mortes na Coreia em 2021, constituindo 26% de todos os casos registrados. Da mesma forma, o câncer foi a principal causa de morte em 2020. Entre os vários tipos de câncer, o câncer de pulmão se destaca como o mais prevalente, apresentando desafios significativos em termos de tratamento devido à sua tendência a desenvolver mutações que resistem à medicação.

Na pesquisa de triagem de drogas, como modificação genética e terapia direcionada, os cientistas empregam amplamente organoides que possuem as características genéticas de pacientes individuais. No entanto, replicar o intrincado ambiente interno do corpo de um paciente com câncer de pulmão, incluindo a presença de tumores, usando apenas organoides, continua sendo uma tarefa formidável.

Recentemente, um grupo de pesquisadores, incluindo o professor Jinah Jang (Departamento de Engenharia Mecânica e Departamento de Engenharia de Convergência de TI) e Ph.D. O candidato Yoo-mi Choi, do Departamento de Engenharia de TI de Convergência da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), junto com Jinguen Rheey, CEO, e Haram Lee, pesquisador principal da Gradiant Bioconvergence, alcançaram um avanço significativo.

Eles recriaram com sucesso o ambiente interno de um paciente com câncer de pulmão usando um hidrogel derivado da matriz extracelular descelularizada (LudECM) obtida de pulmões suínos. Os resultados da pesquisa foram publicados em Biofabricaçãoa revista internacional.

A equipe de pesquisa desenvolveu três tipos distintos de biotintas utilizando organoides derivados de pacientes com câncer de pulmão, fibroblastos provenientes de pacientes com uma doença subjacente (pulmão fibrótico) e células vasculares. Eles empregaram LudECM como um material para replicar o intrincado microambiente tumoral (TME), que consiste em organoides, células estromais e células vasculares.

O cultivo de organoides de câncer de pulmão em LudECM preservou com sucesso o subtipo específico de câncer de pulmão e as características de mutação genética dos pacientes. Notavelmente, o LudECM exibiu sensibilidade significativamente aumentada em comparação com o Matrigel convencional ao testar reações a medicamentos em organoides de câncer de pulmão combinados com modelos de fibrose.

Além disso, a equipe de pesquisa utilizou a tecnologia de bioimpressão 3D para criar um modelo de câncer de pulmão com vasos perfundíveis e ambiente pulmonar fibrótico. Consequentemente, eles conseguiram a recriação bem-sucedida do ambiente interno encontrado nos corpos de pacientes com câncer de pulmão com doenças subjacentes, agora em um ambiente de laboratório. O modelo de câncer de pulmão gerado replicou notavelmente o ambiente complexo de tumores reais, permitindo avaliações de medicamentos mais precisas do que era possível anteriormente.

Por meio de experimentos realizados com medicamentos clínicos, a equipe de pesquisa observou que um modelo de câncer de pulmão com fibrose aumentou a resistência aos medicamentos em comparação com um modelo geral de câncer de pulmão. Esta descoberta ressalta o potencial impacto do pulmão fibrótico na eficácia dos medicamentos anticancerígenos.

Além disso, o modelo vascularizado da equipe demonstrou casos em que a entrega de drogas pode ser impedida devido à absorção de drogas em matrizes circundantes ou interações entre células cancerígenas e células estromais. Consequentemente, a utilização do modelo da equipe de pesquisa é promissora para fornecer opções de tratamento personalizadas adaptadas especificamente para pacientes com câncer de pulmão com doença subjacente.

O professor Jinah Jang, que liderou a pesquisa, explicou: “Escolher medicamentos anti-câncer apropriados representa um desafio para pacientes com câncer de pulmão, dada a presença de complicações e fatores de risco associados”. Ela continuou: “Estou confiante de que esta pesquisa abrirá caminho para tratamentos personalizados direcionados a outros cânceres sólidos acompanhados de fibrose”.

O LudECM da equipe de pesquisa, reconhecido como um biomaterial valioso para a cultura de organoides pulmonares, conquistou reconhecimento. A tecnologia empregada para esse fim foi patenteada e transferida para a EDmicBio, que se encontra em processo de comercialização.