UNICAEN: Nuovi modelli di tumore biostampati aiutano i ricercatori in Francia a studiare la sua biologia
Lo studio della biologia del cancro è tra le massime priorità per i ricercatori di tutto il mondo. Dai consorzi alle università, alle aziende farmaceutiche, ai nuovi arrivati nel settore dello sviluppo di farmaci e alle istituzioni di ricerca, la ricerca attuale per capire come si sviluppano i tumori è fondamentale per progredire contro la malattia. All’Università di Caen Normandie (UNICAEN) in Francia, due team di oltre 30 ricercatori, clinici e dottorandi stanno sviluppando un nuovo modello tumorale bioprintato 3D che fornirà un nuovo strumento alternativo per studiare la biologia del tumore e la risposta all’antitumorale trattamenti.
Molti di loro fanno parte di CERVOxy , uno dei team scientifici dell’unità Imaging and Therapeutic Strategies of Cerebral and Tumoral Pathologies (ISTCT), creato all’inizio del 2012 dal Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), Commissione per Atomic Energia e energie alternative (CEA) e UNICAEN, e ospitato presso la piattaforma di imaging GIP CYCERON a Caen, in Francia. Il team scientifico di CERVOxy si concentra sull’ipossia e sul suo ruolo nel glioblastoma (un tumore cerebrale in rapida crescita) e nelle metastasi cerebrali.
Tutti questi argomenti sono sviluppati in diversi assi per studiare i processi tumorigenici o tumorali, per sviluppare nuove strategie terapeutiche. Ad esempio, stanno studiando come utilizzare l’ adroterapia (protoni e ioni carbonio) per curare i tumori cerebrali . Inoltre, gli effetti di queste terapie sul tessuto cerebrale sano vengono anche valutati utilizzando metodi in vitro e in vivo , motivo per cui hanno iniziato a sviluppare nuovi modelli basati sulla tecnologia di bioprinting.
Abbiamo parlato con Nolwenn Pasquet, un ricercatore post-dottorato dell’Università di Caen e uno dei ricercatori di CERVOxy focalizzato sullo studio degli effetti della radioterapia e dell’adroterapia sul tessuto sano del cervello nel contesto di un glioblastoma. Insieme ai suoi colleghi, Pasquet utilizza INKREDIBLE + di Cellink per eseguire gran parte del lavoro.
“Nonostante i recenti miglioramenti, il trattamento del glioblastoma è ancora impegnativo e la fisiopatologia di questi tumori è così complessa che l’uso di modelli 2D in vitro non riesce a ricapitolare la situazione in vivo “, ha affermato Pasquet. “Inoltre, mancano modelli rilevanti per imitare le interazioni tra le cellule, ad esempio, non è possibile per i modelli 2D riflettere il microambiente tumorale come il gradiente ipossico e la presenza di cellule cerebrali e infiammatorie circostanti. In questo contesto, i nuovi modelli cerebrali 3D ottenuti mediante bioprinting sono molto interessanti per gli studi sul glioblastoma. “
Per questo studio, Pasquet e altri ricercatori hanno usato una linea cellulare di glioblastoma murino per sviluppare un nuovo modello di glioblastoma bioprintato in 3D. Queste cellule sono state quindi incorporate in bioink specifici da Cellink per imitare la matrice extracellulare e seguite da bioprinting dei modelli, che è stata eseguita dal bioprinter INKREDIBLE +, fornito a CERVOxy dal team LARIA , parte del François Jacob Institute of Biology , e un collaboratore nello sviluppo del modello.
Secondo Pasquet, in ulteriori esperimenti, sarà possibile osservare la diafonia tra le cellule di glioblastoma e le cellule circostanti (astrociti, cellule infiammatorie e altro) combinando queste cellule nello stesso modello 3D e analizzando la progressione cellulare, l’invasività e le interazioni tra loro.
“In termini di risultati preliminari, abbiamo osservato dopo la bioprinting che le cellule di glioblastoma hanno una distribuzione omogenea fino a sei giorni e quindi iniziano a formare gruppi cellulari alla periferia del modello a 14 giorni di coltura cellulare”, ha spiegato Pasquet. “È interessante notare che questi modelli riassumono una delle caratteristiche più importanti dei glioblastomi: l’ipossia. Infatti, 14 giorni dopo il biobrinting abbiamo osservato un gradiente ipossico nel nostro modello con cellule ipossiche nel nucleo del modello non osservate alla periferia o a sei giorni. “
Pasquet ha indicato che hanno anche eseguito l’irradiazione dei raggi X su questi modelli. La radioterapia a raggi X come complemento alla chirurgia e alla chemioterapia fa parte del protocollo standard per il trattamento dei tumori cerebrali. Come nella radiografia medica, comporta il rilascio di fotoni in dosi diverse, tranne in questo caso per distruggere le cellule tumorali. Attraverso questi modelli bioprintati 3D, i ricercatori hanno voluto valutare la risposta e la sensibilità delle cellule all’irradiazione e grazie a marcatori specifici, sono stati in grado di valutare la proliferazione delle cellule che fornisce loro indicazioni sull’evoluzione del tumore nel suo ambiente.
Ricercatore presso il laboratorio CERVOxy (Immagine: CERVOxy)
“Per ora, stiamo iniziando con questa nuova metodologia ed è necessario caratterizzare ulteriormente il modello e conoscerne i limiti per giungere a una conclusione sui risultati ottenuti. Ad esempio, è difficile escludere il fatto che le cellule interagiscono tra loro in questo modello e che esperimenti di microscopia in tempo reale ci permetterebbero di verificarlo. Questo è un punto importante ed è parte del motivo per cui abbiamo deciso di sviluppare questo tipo di modello al fine di ricreare il microambiente che queste cellule hanno all’interno del tessuto cerebrale del paziente. Questi risultati sono positivi e ci incoraggiano a continuare la nostra ricerca in questa direzione. “
Il progetto è guidato dal laboratorio, che è un’unità del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), un’istituzione finanziata dal pubblico che copre tutte le discipline scientifiche. È finanziato da numerosi sponsor, in particolare il centro ARCHADE per l’ adroterapia a Caen; Progetto europeo HABIONOR, cofinanziato dal Consiglio di contea della Normandia, dallo Stato francese nel quadro del contratto di sviluppo interregionale “Vallée de la Seine” e dalla Regione Normandia per il progetto Normandy Network for Therapeutic Innovation in Oncology (ONCOTHERA).
Pasquet ha suggerito che senza la tecnologia di bioprinting, le informazioni ottenute non sarebbero state le stesse. Ha spiegato che “questa tecnologia è in pieno sviluppo” e che “la stiamo usando da poco tempo, poco più di un anno, e c’è un importante passo di caratterizzazione a seconda di ciò che vuoi studiare prima che tu possa fare dei test. “
L’esperta ha concluso che “ritiene che si debba fare una distinzione rilevante riguardo ai modelli utilizzati nella bioprinting e che molti saranno utilizzati per riprodurre un organo pienamente funzionale nei campi della medicina e dell’ingegneria dei tessuti. L’interesse per la bioprinting 3D è quello di creare strutture cellulari complesse attraverso un processo di sovrapposizione di strati successivi, ed è questo aspetto che ci interessa particolarmente per avere un nuovo e più complesso modello di studio per la nostra ricerca. ”
