Ett team av Houston-forskare har avslöjat en ny teknik som använder magnetiska nanopärlor för att sväva celler, låter dem växa till tredimensionella strukturer. Detta tekniska språng från den platta petriskålen har potential för betydande inverkan på cancerforskningen, där nya studier har visat att cancerceller som växer i tvådimensionella ark inte är de optimala systemen för att studera potentiella anticancermedel. Faktiskt, tekniker för att odla celler i tredimensionella strukturer skulle kunna spara miljontals dollar i kostnader för drogtester.
Renata Pasqualini och Wadih Arap, vid University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, och Thomas Killian, från Rice University, ledde denna studie, som rapporterades i tidskriften Naturens nanoteknik . Dr. Pasqualini är också medlem av University of Texas Health Science Center vid Houston Physical Sciences-Oncology Center, ett av 12 centra som finansieras av National Cancer Institute för att främja utvecklingen av innovativa idéer och nya studieområden baserade på kunskap om de biologiska och fysiska lagar och principer som definierar både normala system och tumörsystem.
Den tredimensionella tekniken är lätt nog för de flesta labb att installera omedelbart. Den använder magnetiska nanopartiklar för att levitera celler medan de delar sig och växer. Jämfört med cellkulturer odlade på plana ytor, de tredimensionella cellkulturerna tenderar att bilda vävnader som mer liknar dem inuti kroppen. "Det finns ett stort tryck just nu för att hitta sätt att odla celler i tredimensionellt eftersom kroppen är tredimensionell, och kulturer som mer liknar inhemsk vävnad förväntas ge bättre resultat för prekliniska drogtester, ", sa Dr. Killian. "Om du kunde förbättra noggrannheten i tidiga läkemedelsundersökningar med bara 10 procent, det uppskattas att du kan spara så mycket som 100 miljoner dollar per läkemedel." För cancerforskning, den "osynliga ställningen" som skapas av magnetfältet går utöver dess potential för att producera cellkulturer som mer påminner om riktiga tumörer, vilket i sig skulle vara ett viktigt framsteg, tillade Dr Arap.
För att få celler att sväva, forskargruppen modifierade en kombination av guldnanopartiklar och konstruerade virala partiklar som kallas "fag" som utvecklades i labbet av Drs. Arap och Pasqualini. Denna riktade "nanoskyttel" kan leverera nyttolaster till specifika organ eller vävnader.
"Ett logiskt nästa steg för oss kommer att vara att använda denna ytterligare magnetiska egenskap på riktade sätt för att utforska möjliga tillämpningar vid avbildning och behandling av tumörer, " sa Dr Arap.
I den aktuella studien, forskarna lade till magnetiska nanopartiklar av järnoxid till en gel som innehåller fager. När celler läggs till gelén, fagen gör att partiklarna absorberas i celler under några timmar. Gelén tvättas sedan bort, och de nanopartikelladdade cellerna placeras i en petriskål fylld med en vätska som främjar celltillväxt och -delning. Genom att placera en magnet i myntstorlek ovanpå skålens lock, forskarna fann att de kunde lyfta cellerna från botten av skålen, koncentrera dem, och låt dem växa och dela sig medan de suspenderades i vätskan. I ett nyckelexperiment med glioblastomceller, forskarna fann att celler som odlats i det tredimensionella mediet producerade proteiner som liknade de som producerades av gliobastomtumörer hos möss, medan celler odlade i två dimensioner inte visade denna likhet.
Detta jobb, som delvis stöddes av National Cancer Institute, beskrivs i en artikel med titeln, "Tredimensionell vävnadskultur baserad på magnetisk celllevitation." Utredare från Nano3D Biosciences, som har licensierat denna teknik för kommersiell utveckling, deltog också i denna studie. En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.
