I ricercatori della Purdue University hanno riprodotto parti del seno femminile in un minuscolo modello di dimensioni di una diapositiva soprannominato "seno su chip" che verrà utilizzato per testare approcci basati su nanoparticelle per l'individuazione e il trattamento del cancro al seno. Il modello imita il sistema dei dotti mammari ramificati, dove inizia la maggior parte dei tumori al seno, e servirà come "organo ingegnerizzato" per studiare l'uso di nanoparticelle per rilevare e indirizzare le cellule tumorali all'interno dei dotti.
Sophie Lelièvre e James Leary hanno guidato il team di investigatori che ha creato il modello seno su chip. I dettagli del loro lavoro appaiono sul giornale Biologia Integrativa .
"Sappiamo che il modo migliore per rilevare precocemente questo cancro e trattarlo efficacemente sarebbe quello di entrare nei dotti mammari per valutare e trattare direttamente le cellule, e questo è il primo passo in quella direzione, " ha affermato il dottor Lelièvre. L'obiettivo finale di questo progetto è introdurre nanoparticelle magnetiche attraverso le aperture nel capezzolo, utilizzare un campo magnetico per guidarli attraverso i condotti dove si attaccherebbero alle cellule cancerose, e quindi invertire il campo magnetico per ritrarre eventuali nanoparticelle in eccesso. Le nanoparticelle potrebbero trasportare agenti di contrasto per migliorare la mammografia, marcatori fluorescenti per guidare i chirurghi, o agenti antitumorali per curare il cancro, disse il dottor Leary.
I medici hanno cercato di accedere ai dotti mammari attraverso il capezzolo in passato, iniettare soluzioni fluide per cercare di eliminare le cellule che potrebbero essere esaminate e utilizzate per una diagnosi di cancro. Però, questo approccio potrebbe raggiungere solo il primo terzo del seno a causa della pressione del fluido dai dotti, che si ramificano e diventano sempre più piccoli man mano che si avvicinano alle ghiandole che producono il latte, disse il dottor Leary. "L'idea è che le nanoparticelle con un nucleo magnetico possano galleggiare attraverso il fluido naturale nei condotti ed essere attirate da un magnete invece di essere spinte con pressione, " ha detto. "Pensiamo che potrebbero raggiungere fino alla parte posteriore dei condotti, dove si ritiene abbia origine la maggior parte dei tumori al seno. Certo, siamo solo alle prime fasi e sono necessari molti test".
Tali test non possono essere eseguiti utilizzando modelli standard che fanno crescere le cellule su una superficie piana in un piatto di plastica, così il team ha creato il modello artificiale simile a un organo in cui le cellule viventi rivestono una replica tridimensionale delle porzioni più piccole dei dotti mammari. Il gruppo del Dr. Leary ha usato tecniche litografiche standard per costruire uno stampo di canali ramificati da un materiale simile alla gomma chiamato polidimetilsilossano. I canali sono lunghi circa 5 millimetri di vari diametri da 20 micron a 100 micron, all'incirca il diametro di un capello umano, che corrispondono a ciò che si trova vicino alla fine del sistema dei dotti mammari. Quindi, Dott. Lelievre, il cui gruppo è uno dei pochi al mondo in grado di far crescere con successo le complicate cellule che rivestono i dotti mammari, ha convinto le cellule a crescere all'interno dello stampo e a comportarsi come se fossero all'interno di un vero seno umano.
"Le cellule all'interno del sistema duttale mammario hanno un'organizzazione molto specifica che si è rivelata difficile da ottenere in laboratorio, " Ha detto il dottor Lelièvre. "Le cellule hanno lati diversi, e un lato deve essere rivolto verso la parete del condotto e l'altro deve essere rivolto verso il canale interno. Riprodurre questo comportamento è molto impegnativo, e non era mai stato realizzato prima su una struttura artificiale."
Il team ha rivestito lo stampo con una sostanza a base proteica chiamata laminina 111 come base per le cellule che consente loro di attaccarsi allo stampo e di comportarsi come se fossero all'interno del corpo, ha detto il dottor Lelièvre. E poiché iniettare le delicate celle nei canali finiti dello stampo ha causato troppi danni, il team ha creato un top rimovibile per i canali. "Il design dei canali a forma di U e della parte superiore era necessario per poter applicare con successo le celle, ma ci consente anche di apportare modifiche rapidamente e facilmente per diversi test, "Spiega. "Possiamo facilmente introdurre cambiamenti tra le cellule o inserire alcune cellule tumorali per testare la capacità delle nanoparticelle di riconoscerle. Il design rende anche molto facile valutare i risultati poiché l'intero modello si adatta al microscopio".
Questo lavoro è dettagliato in un documento intitolato, "Breast on-a-chip:mimetismo del sistema di canalizzazione del seno per lo sviluppo della teranostica. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito web della rivista.
