Bioimpresión 3D de un modelo de melanoma maligno para identificar la respuesta y resistencia al tratamiento con quimioterapia
Científicos de la Universidad de Granada (UGR) y del ibs.GRANADA demuestran que este modelo puede ser utilizado para identificar la resistencia de los pacientes a los tratamientos farmacológicos y para desarrollar terapias personalizadas frente al melanoma maligno, el tipo más letal de cáncer de piel
Investigadores del Laboratorio singular de Biofabricación y (bio)impresión 3D (BioFabi3D) de la Universidad de Granada (UGR), del ibs.GRANADA y de la Cátedra Dres. Galera y Requena de Investigación en Células Madre Cancerígenas han desarrollado un modelo tridimensional bioimpreso humano que recrea el microambiente tumoral del melanoma maligno, el tipo más letal de cáncer de piel.
La investigación, publicada en la prestigiosa revista Biofabrication y patentada, demuestra que este modelo puede ser utilizado para identificar la resistencia de los pacientes a los tratamientos farmacológicos y para desarrollar terapias personalizadas frente al melanoma.
Esta investigación representa un gran avance en la lucha contra el melanoma maligno, uno de los cánceres de piel más agresivos y difíciles de tratar, y que más aumenta en casos diagnosticados al año. Además, gracias a los resultados obtenidos, se abren nuevas posibilidades para mejorar la eficacia de los tratamientos, dirigir y personalizar las terapias antitumorales y, en última instancia, salvar vidas.
Los modelos de cáncer convencionales no reproducen con precisión el microambiente tumoral, lo que limita su utilidad en la investigación y el desarrollo de nuevos tratamientos. La bioimpresión 3D representa una herramienta excelente para superar estas limitaciones, ya que permite la generación de modelos complejos donde se incorporen todas las estructuras que dan lugar al tejido tumoral sin necesidad de utilizar animales de experimentación. Gracias a esta tecnología, los científicos de la UGR han logrado crear un modelo multicelular de melanoma maligno con las tres capas de la piel, que imita el nicho tumoral nativo del paciente.
Este modelo bioimpreso está compuesto por células madre cancerígenas derivadas de paciente y células sanas del entorno, encapsuladas en un hidrogel. Estas células madre tumorales no solo son las que originan los tumores, sino también las responsables de la recaída tumoral, de la resistencia farmacológica y de la metástasis, por lo que es clave su incorporación en los modelos que se utilicen para cribar nuevos tratamientos efectivos contra el cáncer.
Modelo complejo con la estructura de la piel tumoral
El modelo creado replica la estructura de tres capas del melanoma maligno.
«Para la capa superior se combinaron las células madre cancerígenas de melanoma maligno (de líneas celulares u obtenidas de pacientes) con queratinocitos humanos, mientras que en las capas intermedia e inferior se incorporaron fibroblastos, célula endoteliales y células madre mesenquimales, todas ellas específicas del tejido nativo. Como material para simular la matriz extracelular del tumor se utilizó una composición basada en colágeno, el componente más abundante del tejido de melanoma».
Julia López de Andrés, primera firmante del artículo
Las células del hidrogel bioimpreso mostraron una alta proliferación y actividad metabólica, y remodelaron activamente su microambiente tumoral, de la misma manera que lo hacen en los tumores originales. Además, los hidrogeles bioimpresos de melanoma generados a partir de células de pacientes mostraron una respuesta diferente al fármaco vemurafenib en comparación con los cultivos celulares, permitiendo identificar qué pacientes van a ser más susceptibles o resistentes a una misma terapia.
«El potencial de este modelo es su gran utilidad para el cribado de fármacos sin la necesidad de usar animales de experimentación».
Gema Jiménez González, investigadora posdoctoral
Además, los investigadores generaron un modelo in vivo en ratones a partir de sus modelos 3D de melanoma. Demostraron que, al implantar esos modelos, se desarrollaron tumores subcutáneos que replicaban fielmente la dinámica y estructura histológica del tumor original, como una mayor vascularización, mantenimiento del estroma humano e incluso la formación de estructuras tumorales tales como los nidos de melanocitos (células que dan el color de la piel) presentes en los pacientes con este tipo de tumor nativo.
«La relevancia de este estudio radica en la capacidad del modelo 3D bioimpreso para reproducir con precisión el microambiente tumoral del melanoma maligno, lo que nos facilitará estudiar con mayor detalle cómo interactúan las células tumorales con su entorno, y, lo más importante, es que se podrá identificar qué pacientes son más susceptibles o resistentes a un tratamiento determinado, permitiendo, de este modo, desarrollar tratamientos personalizados y más efectivos».
Juan Antonio Marchal Corrales, director de la Cátedra
Referencias bibliográficas
López de Andrés J, Ruiz-Toranzo M, Antich C, Chocarro-Wrona C, López-Ruiz E, Jiménez G, Marchal JA. Biofabrication of a tri-layered 3D-bioprinted CSC-based malignant melanoma model for personalized cancer treatment. Biofabrication. 2023 May 15;15(3). doi: 10.1088/1758-5090/ac8dc6.
Patente: PCT/EP2023/052738. Marchal JA, Jiménez G, López de Andrés J. Biofabrication of a tri-layered 3D-bioprinted CSC-based malignant melanoma model
Fuente: CanalUGR
Repercusión
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