Toronto universiteto Taikomųjų mokslų ir inžinerijos fakulteto tyrėjai sukūrė naują mikrofluidinę platformą, kuri leidžia precedento neturinčiai kontroliuoti ir manipuliuoti naviko formomis – didžiąja dalimi neištirta sritis, turinti didelį potencialą pagerinti vėžio tyrimus.
Profesoriaus Edmondo Youngo vadovaujamas darbas suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip navikų forma gali numatyti vėžio ląstelių elgesį ir agresyvumą, o tai atveria naujus būdus labiau individualizuotai ir tikslingiau vėžio priežiūrai.
„Nors yra keletas sferoidų – trijų dimensijų ląstelių agregatų, galinčių imituoti audinius ir mini navikus – modeliavimo in vitro platformų, iššūkis vėžio tyrimų srityje buvo nesugebėjimas kontroliuoti šių vėžio organoidų formos, atsigavimo ir vietos. “, – sako Sina Kheiri, neseniai paskelbto tyrimo bendraautorė Pažangios medžiagos.
„Taigi, mokslininkai gauna šiuos navikus ant lusto, kurių negalima lengvai apibūdinti, nes jie yra įstrigę ant prietaiso ir gali būti stebimi tik optine mikroskopija.”
Naujoji platforma, pavadinta Recoverable-Spheroid-on-a-Chip with Unriboted External Shape (ReSCUE), suteikia mokslininkams galimybę atsigauti ir išleisti navikus, kad būtų galima atlikti analizę ir apibūdinimą.
Platforma taip pat leidžia mokslininkams auginti bet kokios formos vėžio organoidus. Tai svarbu, sako Kheiri, nes dauguma dabartinių vėžio ląstelių modeliavimo in vitro tyrimų yra orientuoti į sferinės formos navikus, tačiau kūno navikai gali būti įvairių formų.
„Daugelio invazinių vėžio formų naviko forma nėra sferinė“, – sako jis. „Pavyzdžiui, neseniai atliktame tyrime, kuriame dalyvavo 85 krūties vėžiu sergantys pacientai, tik 20 % navikų buvo sferiniai.
„Jei modeliavimo tyrimai apsiriboja sferinėmis navikų formomis, mes nenagrinėjame visos parametrinės erdvės ir navikų, kurie matomi realiame gyvenime, masto. Mes žiūrime tik į nedidelę viso atsakymo dalį, kad suprastume vėžio ląstelių elgesį. “
Kheiri daktaro laipsnis tyrimui bendrai vadovavo Youngas ir profesorė Eugenia Kumacheva, kuri yra iš Toronto universiteto Chemijos katedros ir paskirta į Biomedicininės inžinerijos institutą.
ReSCUE platformos kūrimas buvo atliktas bendradarbiaujant su daktaru Davidu Cesconu, klinikiniu mokslininku ir krūties medicinos onkologu Princesės Margaret vėžio centre Toronte. Cescon komanda suteikė prieigą prie vėžio ląstelių, kurios buvo naudojamos krūties vėžio organoidams formuoti.
Daugiasluoksnėje platformoje taip pat naudojamas EKGel – biomimetinis hidrogelis, sukurtas Kumachevos laboratorijos grupės, kuris veikia kaip karkasas, leidžiantis iš pacientų gautoms vėžinėms ląstelėms augti ir organizuotis taip, kaip jos in vivo, žmogaus audiniuose.
Idėja, kad naviko formos lemia vėžio ląstelių elgesį, buvo nuostabus Kheiri atradimas. Kai jis optimizavo ir kūrė mikroskysčių platformą, jis atrado, kad kai kurie iš pacientų gauti navikai dėl mikrošulinėlio formos formuoja teigiamus kreivius.
„Žaidžiau su mikrošulinėlių kraštinių santykiu ir pastebėjau, kad kai šulinėliai buvo labiau į lazdelę ar pailgą, o ne į apskritimo ar disko formą, audiniai tose srityse suformavo ląstelines sruogas, turinčias teigiamą kreivumą“, – sako jis. .
„Aš to nepastebėjau navikuose iš to paties vėžio ląstelių mėginio, kuris sudarė sferinę formą. Taigi, mes pradėjome kurti skirtingas formas ir analizuoti formos ar kreivumo poveikį vėžio elgesiui.”
Grupė ištyrė disko, lazdelės ir U formos navikus ir nustatė didesnį ląstelių aktyvumą bei didesnį proliferaciją esant teigiamoms kreivėms, kur naviko forma yra išgaubta, išlinkusi į išorę.
Tai gali reikšti, kad ląstelių augimas šiose srityse yra labiau invazinis, palyginti su plokščio kreivumo naviko sritimis.
„Suprantant ryšį tarp naviko formos ir ląstelių elgesio svarbu numatyti naviko agresyvumą ir planuoti tinkamas gydymo strategijas, tokias kaip tikslinė spindulinė terapija ar vaistų tiekimas“, – sako Kheiri.
„Norime atverti šias duris ir suteikti tyrėjams platformą, kurią jie galėtų panaudoti tirdami, kaip įvairios naviko formos reaguoja gydant vaistus nuo vėžio, taikant radioterapiją ir chemoterapiją.
Šiuo metu Kheiri yra Masačusetso technologijos instituto (MIT) doktorantūros tyrėjas, tačiau jis ir toliau teikia paramą „Young Lab“ toliau plėtojant ReSCUE platformą. Mokslininkai neseniai pateikė JAV patentą ir ketina remtis savo rezultatais.
„Tikimės, kad šie unikalios formos mini augliai gali padėti biologams ir vėžio tyrinėtojams geriau suprasti vėžio ląstelių biologiją ir jų reakciją į vaistus”, – sako Youngas.
„Mes pridėsime dar sudėtingesnių funkcijų, pvz., supančios kraujagysles. Kuo labiau kontroliuosime funkcijas, kurias galime įtraukti į savo modelius, tuo jos taps tikroviškesnės ir tuo tikslesni bus mūsų vaistų testai.”