Organoides tumorais bioimpressos e combinação avançada de imagens podem permitir medicina personalizada

Crédito: Foto do Instituto Nacional do Câncer no Unsplash

Cientistas do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center desenvolveram um novo método para bioimprimir organoides tumorais em miniatura, projetados para imitar a função e a arquitetura de tumores reais. O processo aprimorado permite que os pesquisadores usem um método de imagem avançado para estudar e analisar organoides individuais em grande detalhe, o que pode ajudar a identificar tratamentos personalizados para indivíduos com cânceres raros ou difíceis de tratar.

A equipe de pesquisa, chefiada por Alice Soragni, PhD, professora assistente no departamento de Cirurgia Ortopédica da Escola de Medicina David Geffen da UCLA e membro do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center, relatou seus desenvolvimentos na Nature Communications, em um artigo intitulado "Triagem de drogas em resolução de organoide único via bioimpressão e interferometria."

A triagem de drogas de alto rendimento é uma abordagem estabelecida para investigar a biologia do tumor e identificar pistas terapêuticas, escreveram os autores. As plataformas tradicionais usam culturas bidimensionais, mas não refletem com precisão a biologia dos tumores humanos, observaram os autores. Em contraste, “os organoides tumorais tridimensionais (3D) são modelos promissores para medicina de precisão que podem ser estabelecidos de forma rápida e eficaz a partir de uma variedade de linhas celulares e fontes de tecidos e imitam com precisão a resposta de um paciente à terapia”, observou a equipe.

Esses tumores miniaturizados, chamados de organoides, podem ser cultivados em laboratório usando linhagens de células ou células dos próprios pacientes para entender melhor a biologia e as doenças humanas. Ao recriar tumores de pacientes, os pesquisadores podem testar diferentes drogas para ver se o tumor responderá bem ou mal ao tratamento. Isso pode tornar mais fácil para os médicos escolherem a melhor terapia para seus pacientes.

"Os organoides tumorais tornaram-se ferramentas fundamentais para investigar a biologia do tumor e destacar as sensibilidades aos medicamentos de pacientes individuais", explicou Soragni. "No entanto, ainda precisamos de melhores maneiras de prever se a resistência pode estar surgindo em uma pequena população de células, que não podemos detectar usando abordagens de triagem convencionais. Isso é realmente importante, principalmente porque as previsões de drogas baseadas em organoides estão começando a ser alavancadas clinicamente. ."

Embora esses minitumores tenham ajudado a melhorar a modelagem de medicamentos e estejam se tornando ferramentas inestimáveis ​​para testar a eficácia e a segurança de medicamentos em potencial, ainda é um desafio para os modelos atuais capturar a heterogeneidade subjacente do tumor, que geralmente leva à resistência clinicamente observada à terapia. "... mesmo esses sistemas de modelos clinicamente mais relevantes, como organoides tumorais tridimensionais, podem ser difíceis de dimensionar e rastrear", apontaram os autores. Uma das principais limitações dessa abordagem é que os métodos atuais não conseguem capturar alterações ou diferenças nas amostras de organoides que podem ser responsáveis ​​pela resistência à terapia observada em ambientes clínicos.

Para superar esses desafios, a equipe de pesquisadores criou um método que usa uma técnica de bioimpressão para imprimir células em uma fina camada de proteínas extracelulares de suporte para dar origem a minitumores 3D sem alterar a histologia do tecido e as expressões gênicas. “A bioimpressão, uma técnica para deposição precisa e reprodutível de células em biotintas em suportes sólidos, está ganhando força rapidamente na biologia do câncer, observaram Soragni e seus colegas.

A equipe combinou suas células bioimpressas com interferometria de células vivas de alta velocidade (HSLCI), um sistema de imagem que oferece uma abordagem não destrutiva usada para observar e medir o peso das células vivas em tempo real. “O HSLCI permite o rastreamento não invasivo e sem rótulo de vários recursos de organoides bioimpressos ao longo do tempo, incluindo tamanho, motilidade e densidade de massa em resolução de organoide único”, explicaram os pesquisadores. Esses métodos foram combinados com algoritmos de aprendizado de máquina para analisar e medir organoides individuais.

"Ao usar este método, somos capazes de medir com precisão as massas de milhares de organoides simultaneamente", explicou Michael Teitell, MD, PhD, diretor do UCLA Jonsson Comprehensive Cancer Center e co-autor sênior do estudo. “Essa informação ajuda a identificar quais organoides são sensíveis ou resistentes a terapias específicas, que podem ser usadas para selecionar rapidamente as opções de tratamento mais eficazes para os pacientes”.