Исследователи Университета Торонто разработали новый способ выращивания клеток в лаборатории, который позволяет им лучше имитировать раковые опухоли. Платформа, основанная на типе материала, известном как гидрогель, мягкое желеобразное вещество, открывает новые пути для усовершенствования методов лечения рака.

Исследуя естественные молекулы, содержащиеся в тканях рака молочной железы, Александр Бейкер, пост-докторский исследователь факультета прикладных наук и инженерии, и Лаура Бахлманн, аспирантка Института биомедицинской инженерии, смогли разработать более определенную по составу и надежную альтернативу стандартному материалу, обычно используемому клеточными биологами, известному под названием «Матригель». Результаты их исследований были недавно опубликованы в журнале Materials Today.

Новый биомиметический гидрогель состоит из гиалуронана, который содержится в здоровых тканях и увеличивается при прогрессировании многих видов рака, включая рак груди, легких, мозга, простаты, яичников и поджелудочной железы, но заметно отсутствует в Матригеле. Эти материалы также содержат ламинин, белок, который в изобилии присутствует в тканях молочной железы.

Вместе эти два ингредиента позволили создать гидрогель, который в точности имитирует нативную ткань. Он обладает всеми полезными свойствами Матригеля, но идет дальше, облегчая коммуникацию между клетками и окружающей тканью.

Сравнивая выращенные в лаборатории клетки биопсии пациента в присутствии нового гидрогеля и Матригеля, команда наблюдала различные темпы роста раковых клеток и их реакцию на лекарства. Когда они взяли тот же гидрогель и ввели клетки пациента для создания животной модели заболевания, они наблюдали различия в иммунном ответе, где Матригель, казалось, искажал результаты, тем самым сбивая с толку исследователей. Однако новый гидрогель обеспечил беспристрастную канву для изучения того, как рост опухоли влияет на иммунный клеточный ответ хозяина.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что новый гидрогель может давать результаты, более похожие на те, которые обычно наблюдаются в раковых опухолях человека. Одним из примеров является способность клеток молочной железы к самосборке в трехмерные структуры с ключевыми компонентами, ориентированными в определенном направлении, — процесс, известный как поляризация.

Прежде чем новый противораковый препарат будет одобрен для применения на людях в Канаде и США, Министерство здравоохранения Канады и FDA требуют, чтобы он прошел исследования на животных in vivo. Сюда входят исследования ксенотрансплантатов, полученных от пациента, которые представляют собой модели рака, когда ткань или клетки опухоли человека имплантируются иммунодефицитным мышам. Эти модели позволяют исследователям лучше имитировать рост человеческого рака и могут быть использованы для изучения влияния лечения на клинически значимые раковые клетки пациентов.

Новый гидрогель был разработан таким образом, чтобы имитировать микросреду раковых клеток, создавая высоконадежную систему для изучения рака. Исследователи смогли контролировать вводимые вещества, что привело к контролируемым механическим и биохимическим свойствам, соответствующим тканям, которые они имитировали.

Исследователи надеются показать, что, выращивая другие раковые клетки в своем гидрогеле, они смогут открыть новые мишени и новые лекарства для лечения рака груди и других видов рака.