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Modeling spontaneous Breast cancer metastasis TO the Bone with a first-of-its-kind 3D device that recapitulates physiological tissue-level complexity.

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Innovador modelo de metástasis ósea en el cáncer de mama

El cáncer de mama suele extenderse a los huesos, lo que dificulta su tratamiento. Gracias a un modelo dinámico tridimensional (3D) sin precedentes se pretende comprender el proceso de la metástasis para identificar nuevos tratamientos eficaces.

Salud

La metástasis es la propagación de células cancerosas de una parte del cuerpo a otra a través del torrente sanguíneo o el sistema linfático. Se trata de un proceso complejo en el que intervienen varios pasos, como la invasión celular, la intravasación, la supervivencia en la circulación, la extravasación y la colonización de órganos distantes. La metástasis es una de las principales causas de muerte por cáncer, y las opciones de tratamiento se limitan a controlar el crecimiento y la propagación del cáncer y aliviar los síntomas. El cáncer de mama es el segundo cáncer más frecuente entre las mujeres, con millones de casos cada año. A pesar de los programas de cribado del cáncer de mama, muchos casos se diagnostican tarde, cuando ya se ha extendido a otras partes del cuerpo.

Un modelo con relevancia clínica de la metástasis del cáncer de mama

Comprender los mecanismos de la metástasis es fundamental para lograr tratamientos más eficaces. Sin embargo, el descubrimiento de fármacos se ve obstaculizado por la falta de modelos que recapitulen de manera fiel el fenómeno de la metástasis en el cuerpo humano. El principal objetivo del proyecto B2B, financiado con fondos europeos, era desarrollar un modelo «in vitro» de metástasis del cáncer de mama en el hueso, uno de los lugares más comunes de colonización de las células del cáncer de mama. Los modelos «in vitro» suelen basarse en cultivos celulares monocapa o en esferoides tumorales y carecen de la complejidad dinámica 3D de los órganos naturales y del entorno «in vivo». Los modelos animales, por otra parte, no recapitulan la fisiología humana y no tienen relevancia clínica para predecir la respuesta a fármacos en humanos. «El equipo de B2B ha desarrollado un dispositivo único en su género que utiliza tejido tumoral a macroescala derivado de pacientes con dimensiones clínicamente relevantes, cultivado dentro de una red capilar microvascular autoensamblada», explica Silvia Scaglione, coordinadora del proyecto.

Diseño del dispositivo de B2B

El dispositivo consiste en una plataforma fluídica multicámara diseñada para reproducir «in vitro» el proceso de metástasis ósea en el cáncer de mama como primera aplicación. La primera cámara contiene el tejido del cáncer de mama, y la segunda, un huesecillo. El hueso se generó a partir de construcciones mineralizadas y otros tipos de células. El objetivo era reproducir y estudiar las intrincadas interacciones celulares que pueden ser pertinentes para la metástasis ósea. La conexión entre las dos cámaras está mediada por un sistema circulatorio basado en una bomba que consiste en una red de macrocanales conectados a microcapilares autoensamblados dentro de los tejidos basados en polímeros, diseñados para imitar fielmente los vasos sanguíneos de los seres humanos. Este sistema macrovascular fue bioimpreso y recubierto con células endoteliales. Consiste en dos circuitos fluídicos independientes basados en capilares: uno que mantiene la circulación del medio de cultivo dentro de los organoides y otro que proporciona la conexión dinámica necesaria entre los organoides mamarios y óseos.

Eficacia del dispositivo de B2B

El dispositivo se sometió a numerosas rondas de pruebas y optimización para lograr un diseño avanzado con la eficacia deseada y una susceptibilidad reducida a la contaminación. Los resultados confirmaron la capacidad de las conexiones micro y macrovasculares para mantener con éxito la proliferación y agregación de células cancerosas en grupos rodeados de estructuras vasculares. Cabe destacar que el dispositivo de B2B generó espontáneamente células tumorales circulantes viables capaces de formar colonias secundarias. Estas células también fueron caracterizadas molecularmente y se demostró que migraban al tejido óseo. «Prevemos que, en un futuro próximo, el dispositivo de B2B facilite el estudio del recorrido de las células del cáncer de mama desde que abandonan el tumor primario hasta que alcanzan el foco metastásico», concluye Scaglione.

Palabras clave

B2B, metástasis, cáncer de mama, hueso, modelo «in vitro», plataforma fluídica

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