Fortschritte in der Krebsforschung durch 3D-Bioprinting realistischer Modelle:
Das Fortschreiten von Krebs wird durch komplexe Wechselwirkungen zwischen Krebszellen und der sie umgebenden stromalen Umgebung beeinflusst. Herkömmliche 2-D-Zellkulturen und Tiermodelle können diese Komplexität nur bedingt abbilden. Daher setzen Forscher zunehmend auf 3D-In-vitro-Modelle, die die Mikroumgebung des Tumors genauer nachbilden.
Ein Forscherteam der McGill University hat in diesem Bereich bedeutende Fortschritte erzielt, indem es das 3D-Extrusions-Bioprinting mit einer Komposit-Biotinte, die ein verstärktes dezellularisiertes Hydrogel mit extrazellulärer Matrix (ECM) enthält, zur Herstellung eines In-vitro-Modells von Kopf- und Halskrebs eingesetzt hat. Dieses Modell enthält Fibroblasten, die die stromale Komponente darstellen, und HNSCC-Zellen, die die Tumorzellen repräsentieren.
Der GeSiM BioScaffolder spielte eine entscheidende Rolle im 3D-Extrusions-Bioprinting-Prozess und sorgte für eine präzise Platzierung der Zellen und die Ablagerung der Biotinte. Die topografische Charakterisierung ergab, dass die Biotinte ein faseriges Netzwerk mit nanometergroßen Poren bildete, das der natürlichen ECM sehr ähnlich ist. Im Laufe der Zeit unterstützte diese Biotinte die Entwicklung multizellulärer Sphäroide, wobei Krebszellen den Kern bildeten und Fibroblasten sie umgaben, wodurch die Schnittstelle zwischen Tumor und Stroma effektiv nachgebildet wurde.
Darüber hinaus ermöglichte das Modell die Quantifizierung von Matrix-Metalloproteinasen (MMP), insbesondere MMP-9 und MMP-10, die im Vergleich zu den Kontrollgruppen signifikante Unterschiede aufwiesen. Diese Fähigkeit unterstreicht das Potenzial des Modells für die Untersuchung der dynamischen Interaktionen innerhalb der Mikroumgebung des Tumors.
Dieses 3D-Bioprint-Modell bietet mehrere entscheidende Vorteile für die Krebsforschung. Es bietet eine realistische Plattform für die Untersuchung der Interaktionen zwischen Krebs und Stroma und ermöglicht es den Forschern zu untersuchen, wie Stromazellen das Tumorverhalten beeinflussen und umgekehrt. Darüber hinaus ermöglicht das Modell eine zerstörungsfreie Längsschnittüberwachung von Veränderungen im Laufe der Zeit, was es ideal für die Prüfung von Arzneimittelreaktionen in einer realistischeren Mikroumgebung macht.
Die Entwicklung dieses 3D-Bioprintmodells stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Krebsforschung dar. Durch die genauere Darstellung der Mikroumgebung des Tumors eröffnet es neue Wege für die Untersuchung des Krebsgeschehens und die Erprobung potenzieller Behandlungen. Dieser innovative Ansatz unterstreicht die Bedeutung der Integration fortschrittlicher Bioprinting-Technologien in die biomedizinische Forschung, um unser Verständnis komplexer Krankheiten wie Krebs zu verbessern.
Entnommen aus Abb. 2. Dreidimensionale bioprinted Kulturen von in A1.5G5dECMT eingekapselten Zellen. Die Zellen wurden in A1,5G5dECMT eingekapselt und in Scheiben mit 5 mm Durchmesser und 500 μm Höhe bioprinted. (a). Transduzierte RFP-UM-SCC-38. (b). HVFFs gefärbt mit Calcein-AM c. 2:1 Co-Kultur von HVFF: RFP-UM-SCC-38. Rot: UM-SCC-38, Grün: HVFF. Maßstabsleiste 500 μm. Z-Stapel-Projektion maximaler Intensität.
Dieser Artikel basiert auf der folgenden Veröffentlichung:
Jacqueline Kort-Mascort et al. Bioprinted cancer-stromal in-vitro models in a decellularized ECM-based bioink exhibit progressive remodeling and maturation. Biomed. Mater. 2023, 18 045022. https://doi.org/10.1088/1748-605X/acd830
