Un team di scienziati di Houston ha svelato una nuova tecnica che utilizza nanosfere magnetiche per far levitare le cellule, permettendo loro di crescere in strutture tridimensionali. Questo salto tecnologico dalla capsula di Petri piatta ha il potenziale per un impatto significativo sulla ricerca sul cancro, dove recenti studi hanno dimostrato che le cellule tumorali che crescono in fogli bidimensionali non sono i sistemi ottimali per studiare potenziali agenti antitumorali. Infatti, le tecniche per far crescere le cellule in strutture tridimensionali potrebbero far risparmiare milioni di dollari sui costi dei test antidroga.
Renata Pasqualini e Wadih Arap, dell'Università del Texas M.D. Anderson Cancer Center, e Thomas Killian, dell'Università del riso, condotto questo studio, che è stato riportato sul giornale Nanotecnologia della natura . Il Dr. Pasqualini è anche membro dell'Università del Texas Health Science Center presso lo Houston Physical Sciences-Oncology Center, uno dei 12 centri finanziati dal National Cancer Institute per favorire lo sviluppo di idee innovative e nuovi campi di studio basati sulla conoscenza delle leggi e dei principi biologici e fisici che definiscono i sistemi normali e tumorali.
La tecnica tridimensionale è abbastanza facile da configurare immediatamente per la maggior parte dei laboratori. Usa nanoparticelle magnetiche per far levitare le cellule mentre si dividono e crescono. Rispetto alle colture cellulari coltivate su superfici piane, le colture cellulari tridimensionali tendono a formare tessuti più simili a quelli interni al corpo. "C'è una grande spinta in questo momento per trovare modi per far crescere le cellule in tre dimensioni perché il corpo è tridimensionale, e le colture che assomigliano più da vicino al tessuto nativo dovrebbero fornire risultati migliori per i test antidroga preclinici, " ha detto il dottor Killian. "Se potessi migliorare l'accuratezza dei primi screening dei farmaci solo del 10 percento, si stima che potresti risparmiare fino a $ 100 milioni 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 aggiunto il dottor Arap.
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 del dott. Arapa e Pasqualini. 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 il dottor Arap.
Nello studio attuale, i ricercatori hanno aggiunto nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro 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. Posizionando un magnete delle dimensioni di una moneta sul coperchio del piatto, i ricercatori hanno scoperto che potevano sollevare le cellule dal fondo del piatto, concentrarli, e lasciarli crescere e dividersi mentre erano sospesi nel liquido. In un esperimento chiave utilizzando cellule di glioblastoma, i ricercatori hanno scoperto che le cellule cresciute nel mezzo tridimensionale producevano proteine simili a quelle prodotte dai tumori del gliobastoma nei topi, mentre le cellule cresciute in due dimensioni non mostravano questa somiglianza.
Questo lavoro, che è stato sostenuto in parte dal National Cancer Institute, è dettagliato in un documento intitolato, "Cultura tissutale tridimensionale basata sulla levitazione cellulare magnetica". Investigatori di Nano3D Biosciences, che ha concesso in licenza questa tecnologia per lo sviluppo commerciale, partecipato anche a questo studio. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.
