Investigadores de la USC desarrollan modelos tridimensionales de cáncer en hidrogel
Un equipo de investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), compuesto por Juan Manuel Ruso Veiras y Ramón Rial, ha logrado un avance significativo en el campo de la investigación oncológica. Estos científicos han desarrollado una innovadora plataforma microfluídica multifásica que permite la creación de modelos tridimensionales de cáncer dentro de fibras de hidrogel, alcanzando un nivel de control y reproducción sin precedentes.
Este nuevo sistema es capaz de replicar con gran precisión las condiciones reales que se encuentran en un tumor, incluyendo factores como las presiones internas, la disponibilidad de nutrientes y las interacciones entre células malignas y su entorno. La investigación, realizada en colaboración con la Universidad del Minho, ha sido publicada recientemente en la revista Matter.
Manipulación avanzada mediante microfluídica
Los investigadores aprovecharon las capacidades de la microfluídica para manipular simultáneamente tres fases: líquida, gel y gas. Al inyectar diversas combinaciones, lograron generar fibras continuas que incorporan burbujas de aire en su matriz interna o un núcleo líquido continuo, adaptándose a las necesidades específicas de cada modelo. Antes de realizar los ensayos experimentales, llevaron a cabo simulaciones computacionales que les permitieron predecir aspectos cruciales como la morfología final de las fibras y el tamaño y distribución de las burbujas.
Esta metodología no solo redujo drásticamente el número de iteraciones necesarias en laboratorio, sino que también aceleró el proceso de optimización al permitir anticipar resultados sin necesidad de utilizar reactivos o realizar pruebas físicas previas.
Condiciones mecánicas realistas para el estudio del cáncer
Para formular los hidrogeles utilizados en sus experimentos, los investigadores emplearon polímeros naturales biocompatibles como el alginato sódico y el ácido hialurónico. Estos materiales proporcionan un medio nutritivo adecuado para las células cancerígenas y permiten modular características como la rigidez y el estrés mecánico, replicando así condiciones similares a las observadas en tejidos tumorales.
En sus modelos experimentales, las burbujas atrapadas dentro del hidrogel crean espacios líquidos donde las células glioblastoma se agrupan y proliferan formando esferoides ajustables. Este enfoque permite estudiar cómo la mecanotransducción influye en la resistencia a tratamientos quimioterapéuticos como la doxorrubicina.
Eficiencia mejorada en los ensayos farmacológicos
A diferencia de otras técnicas tridimensionales que requieren manipulación individualizada de cada esferoide o agregado celular —un proceso tedioso—, este nuevo método simplifica significativamente el procedimiento. Las fibras que contienen estos modelos pueden ser incubadas directamente para ensayos de viabilidad o cribados farmacológicos, lo que se traduce en un ahorro considerable tanto en tiempo como en recursos.
Los resultados obtenidos indican que al reproducir condiciones de estrés sólido dentro de estas estructuras, los modelos responden a la doxorrubicina dependiendo de la dosis administrada. Esto confirma el potencial del sistema para evaluar fármacos bajo condiciones mecánicas realistas.
Nuevas perspectivas para la investigación oncológica
La capacidad para configurar estructuras tan diversas y controladas proporciona un nivel inigualable de versatilidad y precisión comparado con sistemas bidimensionales o esferoides convencionales. Esta aproximación multifásica representa un avance significativo en el desarrollo de modelos in vitro para estudiar el cáncer.
La reproducibilidad en tamaño, forma y características mecánicas facilita nuevas oportunidades para cribados farmacológicos y estudios sobre mecanobiología. Con esta plataforma innovadora, se abre camino hacia estrategias más efectivas y personalizadas en medicina oncológica, ofreciendo herramientas poderosas para avanzar en la investigación del cáncer.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué han desarrollado los investigadores de la USC?
Los investigadores Juan Manuel Ruso Veiras y Ramón Rial han desarrollado una plataforma microfluídica multifásica que permite fabricar modelos tridimensionales de cáncer dentro de fibras de hidroxel con un nivel de control y reproducción inédito.
¿Cómo reproduce este sistema las condiciones de un tumor real?
El sistema reproduce con gran fidelidad las condiciones internas de un tumor real, incluyendo las presiones internas, la disponibilidad de nutrientes y el contacto entre células malignas y células del entorno.
¿Qué materiales se utilizaron para formular los hidrogeles?
Se utilizaron polímeros naturales biocompatibles como alginato de sodio y ácido hialurónico en el núcleo, y goma gellan en la envoltura sólida de las fibras.
¿Cuál es la ventaja del modelo de fiberoides creado por los investigadores?
El modelo de fiberoides permite reproducir la interacción directa entre tumores y estroma en un entorno espacialmente estructurado, eliminando manipulaciones adicionales y favoreciendo interacciones celulares directas.
¿Cómo mejora este método el proceso experimental en comparación con técnicas 3D anteriores?
A diferencia de otras técnicas 3D que requieren manipular cada esferoide o agregado celular por separado, este método permite incubar las fibras que contienen los modelos, ahorrando tiempo y reactivos.
¿Qué resultados se han observado con el modelo de esferoides respecto a la doxorrubicina?
Los resultados muestran que al reproducir condiciones de estrés sólido dentro de las fibras, las estructuras responden de manera dosis-dependiente a la doxorrubicina, confirmando el valor del sistema para evaluar fármacos en condiciones mecánicas realistas.
¿Qué implicaciones tiene esta plataforma para la investigación del cáncer?
La plataforma representa un avance significativo en la creación de modelos in vitro de cáncer, ofreciendo versatilidad y precisión que no se logra con sistemas bidimensionales o esferoides convencionales. Esto abre nuevas posibilidades para el cribado de fármacos y estrategias de medicina personalizada.
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