Il film "Avatar" non è l'unico blockbuster 3D che ha avuto successo quest'inverno. Questa settimana un team di scienziati di Houston ha svelato una nuova tecnica per coltivare colture cellulari 3D, un salto tecnologico dalla capsula di Petri piatta che potrebbe far risparmiare milioni di dollari sui costi dei test antidroga. La ricerca è riportata in Nanotecnologia della natura .

La tecnica tridimensionale è abbastanza facile da configurare immediatamente per la maggior parte dei laboratori. Usa le forze magnetiche per far levitare le cellule mentre si dividono e crescono. Rispetto alle colture cellulari coltivate su superfici piane, le colture cellulari 3-D tendono a formare tessuti che assomigliano più da vicino a quelli all'interno del corpo.

"C'è una grande spinta in questo momento per trovare modi per far crescere le cellule in 3-D perché il corpo è 3-D, e le colture che assomigliano più da vicino al tessuto nativo dovrebbero fornire risultati migliori per i test antidroga preclinici, ", ha affermato il coautore dello studio Tom Killian, dottorato di ricerca, professore associato di fisica alla Rice University. "Se potessi migliorare l'accuratezza dei primi screening dei farmaci solo del 10 percento, si stima che potresti risparmiare fino a 100 milioni di dollari per farmaco".

Per la ricerca sul cancro, l'"impalcatura invisibile" creata dal campo magnetico va oltre il suo potenziale per produrre colture cellulari che ricordano più i veri tumori, che di per sé sarebbe un importante progresso, ha detto il co-autore Wadih Arap, M.D., dottorato di ricerca, professore al David H. Koch Center dell'Università del Texas M.D. Anderson Cancer Center.

Per far levitare le cellule, il team di ricerca ha modificato una combinazione di nanoparticelle d'oro e particelle virali ingegnerizzate chiamate "fagi" che è stata sviluppata nel laboratorio di Arap e Renata Pasqualini, dottorato di ricerca, anche del Koch Center. Questo "nanoshuttle" mirato può fornire carichi utili a organi o tessuti specifici.

"Un passo logico successivo per noi sarà utilizzare questa proprietà magnetica aggiuntiva in modi mirati per esplorare possibili applicazioni nell'imaging e nel trattamento dei tumori, " ha detto Arapa.

La modellazione 3D solleva un'altra interessante possibilità a lungo termine. "Questo è un passo avanti verso la costruzione di migliori modelli di organi in laboratorio, ", ha detto Pasqualini.

La nuova tecnica è un esempio dell'innovazione che può derivare quando esperti si incontrano da campi disparati. Killian studia gli atomi ultrafreddi e utilizza campi magnetici finemente sintonizzati per manipolarli. Aveva lavorato con il bioingegnere della Rice Robert Raphael, dottorato di ricerca, per diversi anni sui metodi per utilizzare i campi magnetici per manipolare le cellule. Quindi, quando l'amico di Killian, Glauco Souza, dottorato di ricerca, poi un Odissea Scholar studiando con Arap e Pasqualini, ha detto che stava sviluppando un gel in grado di caricare le cellule tumorali con nanoparticelle magnetiche, ha portato a una nuova idea.

"Ci siamo chiesti se potremmo essere in grado di utilizzare i campi magnetici per manipolare le cellule dopo che i miei gel hanno inserito nanoparticelle magnetiche al loro interno, " disse Souza, che ha lasciato il dottor Anderson nel 2009 per co-fondare Nano3D Biosciences (www.n3dbio.com), una startup che ha successivamente concesso in licenza la tecnologia da Rice e M.D. Anderson.

Le nanoparticelle in questo caso sono minuscoli frammenti di ossido di ferro. Questi vengono aggiunti a un gel che contiene fagi. Quando le cellule vengono aggiunte al gel, il fago fa sì che le particelle vengano assorbite nelle cellule in poche ore. Il gel viene quindi lavato via, e le cellule caricate con nanoparticelle sono poste in una capsula di Petri riempita con un liquido che promuove la crescita e la divisione cellulare.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno dimostrato che posizionando un magnete delle dimensioni di una moneta sul coperchio del piatto, potevano sollevare le cellule dal fondo del piatto, concentrarli e lasciarli crescere e dividersi mentre erano sospesi nel liquido.

Un esperimento chiave è stato eseguito in collaborazione con Jennifer Molina, uno studente laureato nel laboratorio di Maria-Magdalena Georgescu, dottorato di ricerca, un professore associato nel Dipartimento di Neuro-Oncologia di M.D. Anderson, in cui la tecnica è stata utilizzata su cellule tumorali cerebrali chiamate glioblastomi. I risultati hanno mostrato che le cellule cresciute nel mezzo 3-D hanno prodotto proteine ​​simili a quelle prodotte dai tumori del gliobastoma nei topi, mentre le cellule cresciute in 2-D non hanno mostrato questa somiglianza.

Souza ha affermato che Nano3D Biosciences sta conducendo ulteriori test per confrontare il modo in cui il nuovo metodo si confronta con i metodi esistenti di coltivazione di colture cellulari 3D. Ha detto che è fiducioso che fornirà risultati altrettanto buoni, se non meglio, rispetto alle tecniche di vecchia data che utilizzano scaffold 3D.

Raffaello, un coautore di carta, professore associato in bioingegneria e membro del BioScience Research Collaborative di Rice, disse, "La bellezza di questo metodo è che consente alle interazioni naturali cellula-cellula di guidare l'assemblaggio di strutture microtissutali 3-D. Il metodo è abbastanza semplice e dovrebbe essere un buon punto di ingresso nella coltura cellulare 3-D per qualsiasi laboratorio interessato a scoperta di nuovi farmaci, biologia delle cellule staminali, medicina rigenerativa o biotecnologia".