Przełomowy model przerzutu raka piersi do kości
Proces przerzutu nowotworowego to zjawisko, w ramach którego komórki nowotworu rozprzestrzeniają się do innych części ciała za pośrednictwem układu krwionośnego lub limfatycznego. W praktyce to niezwykle złożony proces obejmujący szereg etapów, w tym inwazję komórek nowotworowych, intrawazację do układu krążenia, przetrwanie w naczyniach, wynaczynienie i zajęcie odległych narządów. Przerzuty są główną przyczyną zgonów związanych z rakiem, a możliwości leczenia są ograniczone do kontrolowania rozwoju i rozprzestrzeniania się nowotworu oraz łagodzenia objawów. Rak piersi jest drugim najczęściej występującym nowotworem wśród kobiet – każdego roku diagnozowane są miliony nowych przypadków. Pomimo programów badań przesiewowych w kierunku raka piersi wiele przypadków jest diagnozowanych późno, gdy nastąpią już przerzuty do innych narządów.
Klinicznie istotny model przerzutów raka piersi
Zrozumienie mechanizmów powstawania przerzutów ma kluczowe znaczenie dla opracowania skuteczniejszych metod leczenia. Postępy w zakresie opracowywania nowych leków są jednak utrudnione ze względu na brak modeli, które wiernie odzwierciedlają zjawisko przerzutów w organizmie człowieka. Głównym celem finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu B2B było opracowanie modelu in vitro przerzutów raka piersi do kości, czyli jednego z najczęściej zajmowanych przez nowotwór narządów. Modele in vitro zazwyczaj opierają się na jednowarstwowych hodowlach komórkowych lub sferoidach nowotworowych i brakuje im dynamicznej złożoności trójwymiarowych środowisk narządów i środowiska in vivo. Z kolei modele zwierzęce charakteryzują się fizjologią inną od ludzkiej, w związku z czym nie pozwalają na przewidywanie reakcji organizmów ludzkich na podawane leki. „W ramach projektu B2B powstało jedyne w swoim rodzaju rozwiązanie, które wykorzystuje pobraną od pacjenta makroskalową tkankę nowotworową o klinicznie istotnych wymiarach, hodowaną w samoorganizującej się mikronaczyniowej sieci naczyń włosowatych”, wyjaśnia Silvia Scaglione, koordynatorka projektu.
Konstrukcja rozwiązania B2B
Urządzenie składa się z wielokomorowej platformy fluidycznej, której konstrukcja odtwarza in vitro proces przerzutów raka piersi do kości. Pierwsza komora zawiera tkankę raka piersi, z kolei w drugiej znajduje się kosteczka. Tkanka kostna została uzyskana ze zmineralizowanych konstruktów i innych rodzajów komórek. Celem takiego rozwiązania było odtworzenie i zbadanie złożonych interakcji komórkowych, które mogą odgrywać rolę w procesie powstawania przerzutów do kości. Połączenie między dwiema komorami opiera się na wyposażonym w pompę układzie krążenia składającym się z sieci makrokanałów połączonych z samoorganizującymi się naczynkami włosowatymi występującymi w tkankach na bazie polimerów, które zostały zaprojektowane w taki sposób, by doskonale odtwarzać ludzkie naczynia krwionośne. Cały układ został wydrukowany przy użyciu materiałów biologicznych, a następnie pokryty komórkami śródbłonka. W ramach rozwiązania działają dwa niezależne układy fluidyczne oparte na naczyniach włosowatych – jeden, który utrzymuje obieg pożywki hodowlanej w organoidach, z kolei drugi zapewnia niezbędne dynamiczne połączenie między organoidami piersi i kości.
Osiągi rozwiązania B2B
Opracowane przez badaczy urządzenie przeszło wiele cykli badań i optymalizacji, które pozwoliły na stworzenie zaawansowanej konstrukcji realizującej założenia oraz ograniczenie podatności na zanieczyszczenia. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły, że połączenia oparte na mikro- i makronaczyniach umożliwiają rozprzestrzenianie się komórek nowotworowych i ich gromadzenie się w skupiska otoczone strukturami naczyniowymi. Co ważne, w urządzeniu B2B spontanicznie powstawały żywe komórki nowotworowe zdolne do tworzenia wtórnych kolonii. Komórki te zostały również poddane charakteryzacji molekularnej, w wyniku której badacze wykazali, że są one w stanie migrować do tkanki kostnej. „Przewidujemy, że urządzenie B2B ułatwi w niedalekiej przyszłości badanie przemieszczania się komórek raka piersi od momentu opuszczenia guza pierwotnego do momentu dotarcia do miejsca powstania przerzutu”, podkreśla Scaglione.
Słowa kluczowe
B2B, przerzuty, rak piersi, kość, model in vitro, platforma fluidyczna
