Mini-sferele transparente arată că unele medicamente anticancer aproape identice se comportă diferit în 3D
Cercetătorii de la Universitatea Uppsala au adaptat Cell Painting, o metodă de imagistică folosită pe scară largă în descoperirea de medicamente, pentru a observa celule individuale din interiorul unor mici grupuri tridimensionale de celule canceroase. Două medicamente care păreau aproape identice în culturile plate obișnuite s-au comportat diferit în 3D, iar echipa a legat această diferență de modul în care fiecare medicament activează răspunsul la stres al celulei, cunoscut sub numele de p53.
Cell Painting colorează principalele componente ale unei celule, precum nucleul, mitocondriile și scheletul intern al celulei, astfel încât acestea să poată fi fotografiate în detaliu la microscop. Dezvoltatorii de medicamente folosesc această metodă pentru a vedea cum medicamentele modifică celulele. Până în prezent, ea a fost utilizată în principal pe celule cultivate în strat plat, deși celulele din organism cresc în trei dimensiuni.
Pentru noul studiu, cercetătorii au cultivat celule de cancer intestinal sub formă de mici sfere, sau mini-sfere, în plăci standard de laborator. Apoi au făcut mini-sferele transparente cu o soluție simplă de zahăr și glicerol, astfel încât microscopul să poată vedea celulele individuale aflate în profunzimea lor, și au măsurat mii de detalii ale formei și structurii fiecărei celule. Lucrarea a fost publicată în Nature Communications.
„Celulele se comportă diferit atunci când cresc în trei dimensiuni, dar majoritatea metodelor de screening fie folosesc culturi plate, fie reduc întregul eșantion 3D la o singură imagine. Am vrut să păstrăm detaliul celulelor individuale și totodată să putem testa multe medicamente simultan”, spune primul autor Christa Ringers, cercetător în cadrul Departamentului de Științe Farmaceutice al Universității Uppsala, care împarte calitatea de prim autor cu David Holmberg.
Echipa a testat 52 de medicamente folosite sau dezvoltate pentru tratamentul cancerului. Două dintre ele, chimioterapicul 5-fluorouracil și medicamentul anticancer țintit olaparib, au fost aproape imposibil de distins în culturile plate, dar s-au dovedit clar diferite în mini-sfere. Diferența a apărut doar când cercetătorii au analizat fiecare celulă separat, nu când au privit mini-sfera ca un întreg.
Experimentele ulterioare au scos la iveală o surpriză. 5-fluorouracilul a produs mai puține leziuni ale ADN-ului decât olaparib, însă a fost mai eficient în a opri diviziunea celulelor. Activitatea genelor a indicat că diferența ține de calea p53, un răspuns central la stres al celulelor, pe care 5-fluorouracilul l-a activat mai puternic.
„Împreună cu colegii de la AstraZeneca, am rulat metoda și în afara laboratorului unde a fost dezvoltată. Acest tip de colaborare este un test valoros pentru a verifica dacă o metodă nouă poate fi folosită și de alții”, spune Ola Spjuth, profesor în cadrul Departamentului de Științe Farmaceutice al Universității Uppsala, care a coordonat studiul împreună cu Jordi Carreras-Puigvert.
Studiul a fost realizat pe două linii celulare canceroase în laborator și nu arată cum acționează medicamentele la pacienți. Cercetătorii speră acum să aplice metoda pe modele 3D mai complexe, precum organoizii crescuți din țesut de la pacienți. Toate imaginile, datele și codul sunt disponibile public.
