Una svolta nella modellizzazione delle metastasi del cancro della mammella nell’osso
La metastasi è la diffusione delle cellule tumorali da una parte all’altra del corpo attraverso il flusso sanguigno o il sistema linfatico. Si tratta di un processo complesso che coinvolge una serie di fasi, tra cui l’invasione cellulare, l’intravasazione, la sopravvivenza nella circolazione, l’extravasazione e la colonizzazione di organi distanti. Le metastasi sono una delle principali cause di decesso dovuto al cancro e le opzioni di trattamento si limitano al controllo della crescita e della diffusione del tumore e all’alleviamento dei sintomi. Il cancro della mammella è il secondo tumore più comune tra le donne, con milioni di casi ogni anno. Nonostante i programmi di screening di questa tipologia di cancro, molti casi vengono diagnosticati tardivamente, quando il tumore si è diffuso ad altre parti del corpo.
Un modello clinicamente rilevante di metastasi del cancro della mammella
Per sviluppare trattamenti più efficaci è fondamentale comprendere i meccanismi delle metastasi. Tuttavia, i tentativi volti alla scoperta di farmaci sono ostacolati dalla mancanza di modelli che riproducano fedelmente il fenomeno delle metastasi nel corpo umano. L’obiettivo principale del progetto B2B, finanziato dall’UE, è stato quello di sviluppare un modello in vitro di metastasi del cancro della mammella nell’osso, uno dei siti più comuni di colonizzazione delle cellule cancerogene. I modelli in vitro si basano tipicamente su colture cellulari monostrato o sferoidi tumorali e mancano della complessità dinamica tridimensionale degli organi nativi e dell’ambiente in vivo. I modelli animali, d’altra parte, non riproducono la fisiologia umana e non sono clinicamente rilevanti per prevedere la risposta ai farmaci nell’uomo. «B2B ha sviluppato un dispositivo unico nel suo genere che utilizza tessuto tumorale su macroscala derivato da pazienti di dimensioni clinicamente rilevanti, coltivato all’interno di una rete capillare microvascolare autoassemblata», spiega Silvia Scaglione, coordinatrice del progetto.
Progettazione del dispositivo di B2B
Il dispositivo consiste in una piattaforma fluidica multicamera progettata per riprodurre in vitro il processo di metastasi del cancro della mammella nell’osso come prima applicazione. La prima camera contiene il tessuto canceroso e la seconda un ossicino. L’osso è stato generato da strutture mineralizzate e da altri tipi di cellule. L’obiettivo prevedeva la riproduzione e lo studio delle intricate interazioni cellulari che possono essere rilevanti per le metastasi ossee. La connessione tra le due camere è mediata da un sistema circolatorio basato su una pompa, costituito da una rete di macrocanali collegati a microcapillari autoassemblati all’interno dei tessuti a base di polimeri, progettati per imitare minuziosamente i vasi sanguigni umani. Questo sistema macrovascolare è stato biostampato e ricoperto di cellule endoteliali. Sono in funzione due circuiti fluidici capillari indipendenti: uno mantiene la circolazione del mezzo di coltura all’interno degli organoidi e l’altro fornisce la necessaria connessione dinamica tra gli organoidi del seno e dell’osso.
Prestazioni del dispositivo di B2B
Il dispositivo è stato sottoposto a numerosi test e ottimizzazioni per approdare a una progettazione avanzata in grado di offrire le prestazioni desiderate e ridurre la suscettibilità alla contaminazione. I risultati hanno confermato la capacità delle connessioni micro e macrovascolari di mantenere con successo la proliferazione e l’aggregazione delle cellule tumorali in ammassi circondati da strutture vascolari. È importante notare che il dispositivo di B2B ha generato spontaneamente cellule tumorali circolanti vitali in grado di formare colonie secondarie. Queste cellule sono state anche caratterizzate a livello molecolare e hanno dimostrato di migrare verso il tessuto osseo. «Secondo le nostre previsioni, il dispositivo di B2B agevolerà, nel prossimo futuro, lo studio del viaggio delle cellule cancerose dal momento in cui lasciano il tumore primario fino a quando raggiungono il sito metastatico», sottolinea Scaglione.
Parole chiave
B2B, metastasi, cancro della mammella, osso, modello in vitro, piattaforma fluidica
