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Le tissu tumoral synthétique aide à modéliser la biologie du cancer
Les cellules de notre corps vivent dans des habitats mous et mouillés avec des formes et des structures difficiles à reproduire en laboratoire. Maintenant, une nouvelle étude révèle comment, en utilisant des hydrogels, les biologistes peuvent rapidement créer des microenvironnements tissulaires quasi réels pour étudier comment les tumeurs se développent et se comportent.
Le nouveau matériel permettra aux biologistes d’observer comment les cellules tumorales se développent et se comportent dans un microenvironnement 3D qui ressemble à de vrais tissus.
Le développement est une étape importante vers une meilleure compréhension de ce qui se passe dans des maladies comme le cancer, où il devient de plus en plus clair que le microenvironnement des cellules peut influencer leur identité, leur devenir et leur fonction.
Des scientifiques et des ingénieurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign décrivent le nouveau matériel et comment ils l’ont testé comme modèle pour étudier la biologie des tumeurs dans le journal. Matériaux avancés.
L'équipe pense que le microenvironnement 3D synthétique qu'ils ont conçu se situe quelque part entre la plaque de laboratoire en plastique et les modèles animaux créés en injectant des cellules tumorales humaines à des souris.
Pour leur étude, les chercheurs ont mélangé les cellules cancéreuses du sein et les macrophages et ont observé comment ils se comportaient différemment dans l'hydrogel par rapport à la norme de recherche actuelle: la plaque de plastique plate et dure.
Les macrophages sont des cellules du système immunitaire qui recherchent et détruisent normalement les substances indésirables telles que les débris cellulaires et les bactéries. Des recherches sur la signalisation cellulaire suggèrent qu'elles pourraient être impliquées dans la propagation du cancer du sein.
La méthode produit rapidement l'architecture tissulaire souhaitée
L'auteur en correspondance, Kristopher Kilian, professeur de science et d'ingénierie des matériaux, a déclaré:
"C'est vraiment la première fois qu'il a été démontré que l'on peut utiliser une méthode rapide comme celle-ci pour définir spatialement les cellules cancéreuses et les macrophages.
Les questions, note-t-il, peuvent aller des questions de base, telles que la manière dont les macrophages signalent aux cellules mammaires, ou plus sophistiquées, comme l'utilisation de drogues pour perturber cette signalisation?
La méthode peut créer un environnement synthétique "avec un simple dispositif à écoulement concentrique en une seule étape" en 15 minutes environ. L'environnement imite avec précision les tailles et les formes du microenvironnement à l'intérieur du tissu étudié et offre une «gamme d'architectures géométriques», notent les auteurs.
L'équipe pense que l'outil aidera non seulement les scientifiques à faire de meilleures recherches, mais aidera également les développeurs de médicaments à fabriquer et à tester les médicaments plus efficacement.
Le matériau est meilleur que ceux que les développeurs de médicaments utilisent actuellement pour tester l'impact de leurs produits sur les cellules. Par exemple, ils ne peuvent pas reproduire avec précision la nature 3D de minuscules réseaux de vaisseaux sanguins qui transportent les médicaments dans les tissus. Le nouveau matériel de l'équipe peut créer des formes de réseau allant du type droit au serpent, en fonction du tissu spécifié.
"Le microenvironnement a en fait un effet significatif sur la réponse des cellules à un médicament", note Joshua Grolman, premier auteur et étudiant diplômé. "Ces sociétés pourraient avoir le prochain grand médicament, mais elles pourraient ne pas le savoir."
L'équipe prévoit également que le nouvel outil constitue un moyen rapide de faire correspondre le meilleur traitement au patient. Kilian décrit un scénario potentiel:
"Un patient entre et découvre qu'ils ont été diagnostiqués avec une sorte de tumeur solide. Vous prenez une biopsie de ces cellules, vous les mettez dans cet appareil, les cultivez et voyez comment ils réagissent aux différents traitements."
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