Recentemente, Adrian V. Lee dell’Università di Pittsburgh ha preparato uno studio per la ricerca medica e il comando del materiale militare dell’esercito americano per quanto riguarda i modelli medici stampati in 3D e la ricerca sul cancro al seno. Le sue scoperte sono delineate in ” Un modello bioprintesso in 3D per lo studio delle malattie premaligne “, pubblicato dal Centro di informazione tecnica per la difesa .
Nell’ipotizzare che i modelli bioprintessi in vitro di cellule mammarie premaligne in vitro possano aiutare a identificare i marcatori per la malattia premaligna a basso rischio, il gruppo di ricerca era composto dai seguenti specialisti che alla fine si sono sforzati di stampare ghiandole mammarie in 3D:
Oncologo chirurgico
Biologo della ghiandola mammaria
Ingegnere biomedico
Biologo del cancro
Gli obiettivi sono stati designati per ogni anno dello studio e completati come segue:
Anno 1: Quantificare lo sviluppo della ghiandola mammaria e trovare le differenze dipendenti dalla deformazione.
Anno 2 – Continua a caratterizzare lo sviluppo delle ghiandole mammarie.
Anno 3 – Studio dei modelli di crescita delle cellule del seno in vitro .
I topi sono stati utilizzati anche estensivamente nello studio, con le loro età corrispondenti all’inizio della pubertà umana e le ghiandole mammarie non ancora colpite dall’estratto. Con coppie riproduttive, i ricercatori sono stati in grado di utilizzare tessuti mammari per l’imaging 3D che potrebbero poi essere inviati all’Università di Pittsburgh per la stampa 3D.
“Questo lavoro ha rappresentato il primo confronto 3D di architettura duttale e patterning in ceppi di topi inbred di diversa estrazione genetica”, afferma Lee. “L’ipotesi per lo studio era che la modellatura duttale e l’implementazione di comportamenti stereotipati di ramificazione durante lo sviluppo post-natale iniziale differiscono con il background genetico”.
Il team di ricerca ha notato differenze in:
Lunghezza totale del condotto
Lunghezza media del condotto
Conteggio totale delle filiali
Densità del ramo
Diametro del segmento duttale
Curvatura
Con il progredire del lavoro, i ricercatori hanno iniziato la biostampa direttamente con il collagene di tipo 1 e altri idrogel di proteine ECM:
“Il modello di dotto mammario che abbiamo sviluppato rappresenta un livello mondiale di complessità generato utilizzando un bioprinter con più componenti ECM e idrogel”.
Nella fase successiva, i ricercatori hanno utilizzato cellule progenitrici per stampare in 3D la struttura mammaria duttale. Oltre a ciò, hanno completato l’imaging e la valutazione della cellula progenitrice 3D (ancora in corso).
Le sfide si sono verificate in quanto hanno notato una perdita di struttura nei modelli quando le cellule hanno iniziato a danneggiare il collagene in modo dannoso. Tutte le strutture bioprintellate sperimentavano delaminazione, indipendentemente dal tipo di fondazione cellulare che possedevano. La crescita è stata interrotta e la caratterizzazione complessiva è stata “inibita”. Hanno ridisegnato la struttura per una migliore crescita e qualità nella ricerca complessiva.
Questo nuovo sistema, stampato interamente in collagene di tipo I, è stato fabbricato con un diametro interno di 1,4 mm, corrispondente al seno medio. Il team ha ora stampato con successo oltre 25 dei modelli stampati in 3D.
“Nell’anno 1 abbiamo incontrato difficoltà minori come la ridotta fecondità in alcuni ceppi di topi, ma abbiamo continuato questi studi nell’anno 2 e abbiamo completato gli studi di sviluppo del duttale mammario, come notato sopra. Durante l’anno 2, abbiamo dovuto modificare la progettazione del microambiente duttale 3D, poiché il metodo che abbiamo sviluppato alla fine dell’anno 1 mostrava una placcatura irregolare delle cellule e la delaminazione del collagene “, hanno concluso i ricercatori. “Abbiamo reingegnerizzato l’ambiente duttale 3D per consentire la perfusione e la placcatura più semplice delle cellule. I risultati preliminari mostrano che questo modello ha una migliore placcatura cellulare e le cellule sopravvivono quando le tossine vengono rimosse dalla perfusione. Nell’anno 3 (NCE) studieremo la crescita delle cellule in questo microambiente “.
