Una nuova tecnologia che simula i tumori ha dimostrato di funzionare così come la ricerca sugli animali nella sperimentazione di farmaci chemioterapici, rappresenta un potenziale strumento per lo screening dei farmaci prima del trattamento di un paziente.

Un obiettivo a lungo termine è quello di incorporare cellule cancerose sottoposte a biopsia da pazienti e testare l'efficacia di diversi farmaci sulle cellule derivate dal paziente, disse Bumsoo Han, un professore di ingegneria meccanica e biomedica alla Purdue University.

"Esistono molti tipi diversi di farmaci chemioterapici, in modo che i medici possano essere in grado di restringere quali sono probabilmente più efficaci di altri, " ha detto. "La corretta somministrazione dei farmaci e il superamento della resistenza ai farmaci sono le principali sfide cliniche per la gestione e il trattamento del cancro. Per affrontare questo problema, abbiamo sviluppato il microambiente tumorale su chip (T-MOC)."

Il dispositivo è di circa 4,5 centimetri (1,8 pollici) quadrato e contiene canali "microfluidici" in cui le cellule tumorali vengono coltivate all'interno di una "matrice extracellulare" tridimensionale, " un materiale simile a un'impalcatura trovato tra le cellule del tessuto vivente. Gli esperimenti incorporano anche "fluido interstiziale, " che si trova all'interno dei tumori e si pensa sia una barriera alla somministrazione dei farmaci.

Tale strumento potrebbe essere utilizzato per la "medicina di precisione, " in cui il trattamento farmacologico è adattato ai singoli pazienti e ad alcuni tipi di cancro. La resistenza ai farmaci e vari sottotipi di tumori rappresentano colli di bottiglia critici per una chemioterapia efficace. Le cellule tumorali producono proteine ​​multiresistenti che pompano i farmaci antitumorali fuori dalle cellule, aiutandoli a sopravvivere al trattamento chemioterapico.

La ricerca mira a sviluppare una piattaforma di screening dei farmaci per imitare questi meccanismi di multiresistenza ai farmaci, oltre a convalidare i risultati rispetto all'attuale gold standard, ricerca con piccoli animali, ha detto Han.

I nuovi risultati della ricerca sono stati dettagliati in un documento che sarà pubblicato a novembre nel Giornale del Rilascio Controllato . L'autore principale del documento è il ricercatore postdottorato di Purdue Altug Ozcelikkale.

I ricercatori hanno utilizzato il comune farmaco chemioterapico doxorubicina e hanno anche testato la differenza tra la doxorubicina in forma convenzionale rispetto a una formulazione di somministrazione di farmaci con nanoparticelle.

Il documento è stato co-autore di ricercatori affiliati alla Purdue's School of Mechanical Engineering, Dipartimento di patobiologia comparata, Centro per la ricerca sul cancro, Weldon School of Biomedical Engineering e Birck Nanotechnology Center; Dipartimento di Farmacologia e Tossicologia dell'Università dell'Indiana; e l'Istituto di ricerca biomedica presso il Korea Institute of Science and Technology. Un elenco di coautori è incluso nell'abstract.

I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che il dispositivo T-MOC era in grado di distinguere diversi tipi di cellule cancerose. Nelle nuove scoperte, il team ha dimostrato che il T-MOC ha funzionato così come i topi di ricerca nel testare l'efficacia dei farmaci antitumorali su due tipi di cellule del cancro al seno, chiamato MCF-7 e MDA-MB-231. Inoltre, il meccanismo molecolare della resistenza alla doxorubicina era coerente con quello dei topi, ha detto Han.

I risultati hanno anche mostrato che il T-MOC è in grado di simulare "la clearance plasmatica, "una risposta corporea in cui i farmaci antitumorali vengono filtrati dal fegato e dai reni, permettendo solo a una piccola quantità di raggiungere il tumore.

Entrambe le linee cellulari coltivate su T-MOC hanno mostrato una maggiore resistenza ai farmaci rispetto alle cellule coltivate su una coltura in capsula di Petri piatta standard, corrispondenza dei risultati con i topi e suggerendo un risultato più realistico.

"Ciò conferma la capacità predittiva di T-MOC per la risposta ai farmaci in vivo, " Han ha detto. "Questa caratterizzazione iniziale di T-MOC indica il suo potenziale trasformativo per testare l'efficacia dei farmaci".

Il lavoro futuro amplierà la ricerca su diversi tipi di cancro, compresi i tumori del pancreas e della prostata.