Une équipe de l'Université Purdue a développé une nouvelle plateforme de test pour évaluer la réponse des cellules cancéreuses du sein à l'étirement récurrent qui se produit dans les poumons pendant la respiration. La technologie est conçue pour mieux comprendre les effets du tissu local sur le cancer du sein métastatique afin d'étudier la croissance des métastases dans un nouveau tissu.
L'une des principales caractéristiques du cancer du sein est que la plupart des patientes survivent si la maladie reste locale, mais il y a une baisse de plus de 70% de la survie si les cellules ont métastasé. «
Luis Solorio, codirecteur et professeur adjoint d'ingénierie, Université Purdue
« Cependant, une fois que les cellules quittent la tumeur primaire, elles ne répondent souvent plus aux médicaments qui ont initialement fonctionné pour le patient. Nous voulions développer un système qui pourrait nous aider à mieux comprendre comment la physiologie d'un nouvel espace tissulaire affectait les cellules tumorales. lors de l'invasion dans le nouvel organe. «
Les chercheurs de Purdue ont créé un système de culture de cellules à mouvement magnétique dans lequel les cellules cancéreuses peuvent être cultivées en 3D sur une protéine de matrice extracellulaire en suspension qui est abondante dans le tissu pulmonaire métastatique précoce afin d'évaluer l'impact des forces mécaniques.
Ils ont pu incorporer l'amplitude de la contrainte et le taux de respiration dans ce mimique tissulaire. Les chercheurs ont découvert que les cellules arrêtaient de se diviser dans ces conditions. La recherche est publiée dans Matériaux fonctionnels avancés.
« Jamais auparavant le concept de mouvement n'avait été interrogé en tant que composante du microenvironnement tumoral », a déclaré Michael Wendt, professeur agrégé Purdue de chimie médicinale et de pharmacologie moléculaire.
«Nous comprenons maintenant que les organes sains utilisent le mouvement pour résister à la colonisation métastatique. Le développement de ce système de microactionneurs continuera non seulement à améliorer la compréhension biologique des métastases, mais il servira également de plate-forme pour nous permettre de mieux évaluer les inhibiteurs pharmacologiques du aspect le plus mortel de la progression du cancer. «
Hyowon « Hugh » Lee, professeur agrégé d'ingénierie et chercheur au Birck Nanotechnology Center, a codirigé l'équipe de recherche.
« Il s'agit de la première tentative de conception d'un système de culture cellulaire capable d'appliquer des forces mécaniques sur un tissu en suspension », a déclaré Lee. «La plupart des bioréacteurs dotés de capacités de stimulation mécanique reposent sur la culture de cellules 2D sur des substrats plats non biologiques, mais nous utilisons un actionneur magnétique personnalisé et suspendons une couche de fibronectine pour faire croître des cellules cancéreuses 3D comme un tissu miniature.
« Notre système imite mieux l'environnement physiologique sans utiliser de substrats artificiels. En utilisant cette plateforme, nous montrons que certaines cellules cancéreuses ralentissent leur prolifération en raison de l'étirement cyclique de la respiration. »
Ce travail était la collaboration de cinq laboratoires différents pour caractériser les propriétés mécaniques et biologiques du nouvel appareil.
Sarah Calve, professeur adjoint de génie biomédical à Purdue, et Adrian Buganza Tepole, professeur adjoint de génie mécanique à Purdue, ont interagi avec les caractéristiques mécaniques de la protéine d'étirement. Ils ont mesuré la réponse du matériau à l'étirement et ont développé une cartographie des souches ressenties par les cellules cancéreuses à divers endroits de l'appareil.
Angel Enriquez, étudiant au doctorat dans le laboratoire de Lee, a déclaré: « L'un des principaux points à retenir a été les avantages de la collaboration avec des personnes extérieures à votre domaine d'expertise et la manière dont elles peuvent fournir une recherche plus complète. »
Sarah Libring, doctorante et co-première auteure du Solorio's Lab, a déclaré: « C'est incroyable de participer au développement d'un nouvel appareil comme celui-ci car en réunissant l'expertise de plusieurs professeurs et de plusieurs laboratoires, nous sommes maintenant capable d'étudier les cellules cancéreuses sur des fibrilles de fibronectine en mouvement dynamique, ce qui n'était pas possible auparavant. «
La source:
Référence du journal:
Enriquez, A., et al. (2020) Plateforme d'activation magnétique à haut débit pour évaluer l'effet de la force mécanique sur le microenvironnement tumoral 3D. Matériaux fonctionnels avancés. doi.org/10.1002/adfm.202005021.
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