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Esferoides

Aplicación de los esferoides para la investigación del cáncer y el cribado de fármacos

¿Qué son los esferoides?

Los esferoides son agregados celulares tridimensionales (3D) que pueden recrear tejidos y microtumores. En los últimos años se ha producido un progreso significativo en el desarrollo de agregados de células tumorales in vitro para su uso como modelos de entornos tisulares in vivo. Cuando estos agregados se siembran en un pocillo de una microplaca de fondo redondo de baja adherencia forman un esferoide definido.

Se cree que los esferoides recrean el comportamiento del tumor más eficazmente que los cultivos celulares bidimensionales (2D) normales porque, al igual que los tumores, contienen tanto células expuestas en la superficie como profundamente enterradas, células en proliferación o no, y un centro hipóxico con una capa de células exterior bien oxigenada. Dichos modelos de esferoides 3D se están utilizando con éxito en entornos de cribado para evaluar mejor la seguridad de los fármacos e identificar posibles tratamientos contra el cáncer.

Z-stack atravesando una profundidad de 250 µm de un esferoide. Podemos ver las células del centro del esferoide a esta profundidad gracias a nuestro módulo especializado de disco confocal que penetra en el tejido profundo.

Aplicación de los esferoides para la investigación del cáncer y el cribado de fármacos

Uno de los objetivos más significativos en la investigación del cáncer es entender la formación de las células tumorales. En comparación con los cultivos celulares 2D, los esferoides recrean tumores sólidos con mucha más exactitud. Ayudan a visualizar los cambios fisiológicos que diferencian a las células tumorales de las células sanas. Los modelos de esferoides tumorales multicelulares proporcionan más información del microambiente tumoral, lo que permite a los investigadores visualizar las interacciones entre células, cómo absorben los nutrientes las células tumorales y cómo proliferan.

Los esferoides también son perfectos para el cribado preclínico de fármacos y la validación durante la monitorización de las respuestas celulares a las intervenciones terapéuticas. Específicamente, pueden revelar la capacidad (o incapacidad) de la infiltración de los fármacos en el tumor, así como sus efectos inhibitorios sobre las metástasis.

La investigación con células madre es otra aplicación importante de los esferoides, especialmente durante el cultivo de células madre embrionarias (embryonic stem cell, ESC) y neuronales (neural stem cell, NSC). Recientemente, los investigadores cultivaron células madre mesenquimales (mesenchymal stem cell, MSC) en esferoides y demostraron sus efectos regenerativos y antiinflamatorios, lo que representa su potencial para la medicina regenerativa y los tratamientos con células.

Comparados con otros modelos de cultivo celular 3D, los esferoides ofrecen varias ventajas, como su relevancia para la biología del tumor, el bajo coste, menos trabajo que los modelos animales, la reproducibilidad, la facilidad de integración en el cribado de alto rendimiento y las técnicas avanzadas de adquisición de imágenes.

Flujo de trabajo para el análisis de esferoides 3D para el cribado de alto rendimiento

La adquisición y el análisis de imágenes de esferoides son cruciales para entender la formación y el comportamiento de los microambientes tumorales. También pueden ayudar a obtener más información y datos realistas a partir del cribado de fármacos antineoplásicos. Aquí hemos desarrollado y optimizado métodos para la formación de esferoides 3D, así como métodos para la adquisición y el análisis de imágenes confocales para el cribado de alto rendimiento.

 

 

Los esferoides se pueden crecer en placas de 96 o 384 pocillos, tratarlos con compuestos y teñirlos con colorantes que muestren los procesos y vías celulares en funcionamiento. En algunos casos, es posible adquirir imágenes de los esferoides sin necesidad de lavados. También se pueden fijar si se desea.
 

  1. Cultivo de los esferoides – Las células cancerosas se pueden cultivar directamente en una placa de fondo redondo de adherencia ultrabaja (ULA), u otro material de laboratorio para desarrollar la morfología típica de un esferoide. Otro material de laboratorio permite crecer varios esferoides en un único pocillo.
     

  2. Tratamiento con compuestos – Tras la formación del esferoide, se añaden a los pocillos compuestos a las concentraciones deseadas y, a continuación, se incuban durante uno o varios días, dependiendo del mecanismo que se esté estudiando.
     

  3. Tinción de marcadores – Una vez finalizado el tratamiento con compuestos, se añaden los colorantes directamente a los medios. Se pueden emplear colorantes que no requieren lavado para evitar perturbar los esferoides, aunque estos se pueden lavar cuidadosamente incluso con automatización, si fuera necesario.
     

  4. Adquisición de imágenes del esferoide – Se pueden capturar imágenes individualmente dentro del cuerpo del esferoide o como Z-stack (múltiples imágenes tomadas a diferentes profundidades) utilizando un equipo especializado de adquisición de imágenes.
     

  5. Análisis de las células cancerosas – Se puede utilizar el software de adquisición y análisis de imágenes celulares para realizar un análisis cuantitativo de las imágenes de las células para monitorizar la expresión de diferentes marcadores y cuantificar las lecturas biológicas.

Aplicación y ensayos

Disponer de métodos de adquisición y análisis de imágenes 3D de última generación es crucial para caracterizar y monitorizar los esferoides. Este intrincado flujo de trabajo puede beneficiarse enormemente de la adquisición de imágenes de alto contenido y del software de análisis de imágenes. En los recursos siguientes puede encontrar más información sobre nuestros métodos para la investigación con esferoides.

Recursos de esferoides

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