Una 'máquina del tiempo' ofrece un nuevo enfoque de prueba de fármacos contra el cáncer de páncreas

Actualizado: 12 nov 2020

Los investigadores encontraron que probar medicamentos potenciales en múltiples subtipos de células tumorales, en lugar de solo en un subtipo celular, puede revelar la resistencia a los medicamentos que puede ocurrir debido a cómo los diferentes subtipos de cáncer interactúan entre sí.


Los ingenieros de Purdue construyeron una "máquina del tiempo", o dispositivo de microfluidos para el tumor de páncreas, que simula el crecimiento del tumor a lo largo del tiempo. Crédito: Foto de la Universidad de Purdue / Jared Pike

Muchos pacientes con cáncer de páncreas tienen solo un 10% de posibilidades de supervivencia dentro de los cinco años posteriores al diagnóstico porque tienden a volverse resistentes a la quimioterapia, según han indicado estudios anteriores.


Ingenieros de la Universidad de Purdue diseñaron una "máquina del tiempo" para observar el comportamiento del cáncer de páncreas a lo largo del tiempo y sugiere un nuevo enfoque de prueba de fármacos que podría ayudar a los científicos a detectar mejor la resistencia.


Los investigadores encontraron que probar medicamentos potenciales en múltiples subtipos de células tumorales, en lugar de solo en un subtipo celular, puede revelar la resistencia a los medicamentos que puede ocurrir debido a cómo los diferentes subtipos de cáncer interactúan entre sí.


El estudio se publicó recientemente en la revista Lab on a Chip de la Royal Society of Chemistry.


Los ingenieros de Purdue construyeron una "máquina del tiempo", o dispositivo de microfluidos para el tumor de páncreas, que simula el crecimiento del tumor a lo largo del tiempo. Crédito: imagen de la Universidad de Purdue / Altug Ozcelikkale

"El proceso de detección y descubrimiento de fármacos ha utilizado un subtipo de células cancerosas y ha estudiado cómo interactúa con las células vecinas no cancerosas, pero esto puede sobrestimar la eficacia del fármaco", dijo Bumsoo Han, profesor de ingeniería mecánica de Purdue y líder del programa del Centro Purdue para la Investigación del Cáncer.


"Al condensar el tiempo para observar cómo las células cancerosas interactúan dentro de un tumor pancreático, encontramos que un subtipo de células cancerosas no solo puede ser más resistente a los medicamentos que los demás, sino que las células sensibles a los medicamentos también pueden volverse resistentes a través de la interacción entre los subtipos".


La "máquina del tiempo" es un tipo de herramienta de laboratorio llamada dispositivo de microfluidos. Estos dispositivos son plataformas del tamaño de una tira de goma, como un chip o un portaobjetos, donde las células cancerosas se pueden cultivar en canales de menos de un milímetro de diámetro. Luego, las células crecen en un entorno realista en la plataforma, como en un tubo de colágeno que el laboratorio de Han creó para imitar el conducto pancreático.


Imagen de microscopía de florescencia de células cancerosas que interactúan en un modelo de tumor de páncreas microfluídico. Los colores verde y rojo indican diferentes subtipos de células cancerosas. Crédito: Ilustración de la Universidad de Purdue / Hye-ran Moon y Altug Ozcelikkale

Los dispositivos de microfluidos están comenzando a ser más comunes en el proceso de desarrollo de fármacos porque permiten a los científicos probar fármacos en simulaciones realistas de un sistema biológico utilizando muestras de tejido reales, pero en una escala de tiempo más rápida que en modelos animales.


El grupo de Han descubrió que aproximadamente el 25% de las publicaciones de investigación de 2019 indexadas por PubMed, una base de datos de literatura biomédica, habían utilizado dispositivos de microfluidos como modelos para estudiar tumores de animales o pacientes.


Pero la mayoría de los dispositivos de microfluidos solo muestran un crecimiento tumoral en etapa tardía. Con el dispositivo de Han, los científicos pueden cargar líneas celulares de un modelo animal o paciente antes de que ocurra la mutación genética, lo que les permite ver todas las etapas de la progresión del tumor.


Si bien los hallazgos realizados con dispositivos de microfluidos deben validarse en humanos antes de ponerlos en práctica clínica, aún pueden acortar el proceso de desarrollo de fármacos al ofrecer nuevos enfoques de investigación.


Diagrama de un dispositivo de tumor de páncreas de microfluidos que los ingenieros de Purdue diseñaron para imitar el conducto pancreático. Crédito: Universidad Purdue / Bumsoo Han

Los hallazgos del dispositivo de Han destacan la necesidad de estudiar las interacciones entre las células cancerosas .


"No se han realizado muchas investigaciones sobre qué tipo de interacción ocurre dentro de los tumores, por lo que se han pasado por alto esos mecanismos de resistencia a los medicamentos", dijo Han.


Estos hallazgos ya están informando el desarrollo de nuevos compuestos farmacológicos.


Zhong-Yin Zhang, director del Instituto Purdue para el Descubrimiento de Drogas, está utilizando el dispositivo de microfluidos de Han para probar un compuesto destinado a bloquear un proceso oncogénico que el laboratorio de Zhang ha identificado previamente como el que juega un papel en el desarrollo del cáncer.


El dispositivo permite al equipo de Zhang evaluar el compuesto no solo para el cáncer de páncreas específicamente, sino también en múltiples subtipos de células cancerosas .


"Lo bueno de este dispositivo es que no tenemos que usar tanto compuesto para ver qué tan bien funciona", dijo Zhang, quien también es un profesor distinguido de química médica en el Departamento de Química Medicinal y Farmacología Molecular de Purdue. y Departamento de Química.




 

Más información: Hye-ran Moon et al, An engineered pancreatic cancer model with intra-tumoral heterogeneity of driver mutations, Lab on a Chip (2020). DOI: 10.1039/D0LC00707B

 

Nota original: Purdue university


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