Esferoides tumorales para evaluar la terapia del cáncer
por el doctor Gabriel L. Fiszman
El cáncer de mama es la primera causa de muerte por patología oncológica en la mujer y representa un 20,8% de todos los tumores malignos.
Las características biológicas de la célula tumoral se investigan, fundamentalmente, utilizando el crecimiento de líneas celulares estables en monocapa (2 dimensiones). A pesar que este modelo in vitro ha permitido obtener mucha información valiosa respecto a mecanismos relacionados con el crecimiento maligno, no representa real y completamente el crecimiento de un tumor in vivo. Los tumores sólidos crecen en un orden espacial tridimensional (3D) con contactos célula-célula muy íntimos, una organización compleja de la matriz extracelular y una distribución irregular de oxígeno y nutrientes. Considerando estas diferencias, nos dedicamos a generar condiciones particulares de cultivo in vitro que permiten el crecimiento en 3D de células tumorales (esferoides). Este modelo tiene la particularidad de reflejar la situación fisiopatológica in vivo de microrregiones tumorales y de sitios metastásicos avasculares.
Las características biológicas de la célula tumoral se investigan, fundamentalmente, utilizando el crecimiento de líneas celulares estables en monocapa (2 dimensiones). A pesar que este modelo in vitro ha permitido obtener mucha información valiosa respecto a mecanismos relacionados con el crecimiento maligno, no representa real y completamente el crecimiento de un tumor in vivo. Los tumores sólidos crecen en un orden espacial tridimensional (3D) con contactos célula-célula muy íntimos, una organización compleja de la matriz extracelular y una distribución irregular de oxígeno y nutrientes. Considerando estas diferencias, nos dedicamos a generar condiciones particulares de cultivo in vitro que permiten el crecimiento en 3D de células tumorales (esferoides). Este modelo tiene la particularidad de reflejar la situación fisiopatológica in vivo de microrregiones tumorales y de sitios metastásicos avasculares.
Nuestro grupo de trabajo utiliza esferoides tumorales (ET) a partir de líneas célulares de adenocarcinomas mamarios murinos y humanos con el objetivo de evaluar mecanismos de acción y de resistencia a drogas y otros tratamientos oncológicos. Comprobamos que el origen histológico de la línea celular es una característica fundamental que condiciona su potencial crecimiento en 3D así como su morfología, por ej. grado de compactación del esferoide. Analizando la cinética de crecimiento de ET de diferentes líneas celulares, con técnicas de inmunofluorescencia e inmunohistoquímica, observamos que los esferoides crecen con una morfología geométrica en una organización concéntrica de células proliferantes (en crecimiento continuo), quiescentes (detenidas en su crecimiento) y muertas (por necrosis, apoptosis y otros mecanismos de muerte celular programada) hacia el centro del esferoide, el cual presenta condiciones de baja presión de oxígeno o hipoxia. La hipoxia es una característica frecuente de los tumores humanos, generalmente asociada con un pronóstico desfavorable, probablemente debido a una penetración insuficiente o nula de drogas.
Nuestro grupo de trabajo, utilizando esferoides de células tumorales de mama humano que expresan el receptor HER2, estudia el efecto del núcleo hipóxico sobre la respuesta al tratamiento con el anticuerpo monoclonal Trastuzumab (anti-HER2). Los resultados obtenidos nos están permitiendo entender factores y mecanismos que participan en la resistencia de las células hipóxicas al tratamiento.
Durante la progresión neoplásica, células del sistema inmune como los monocitos/macrófagos, son atraídas hacia el entorno tumoral donde inician una respuesta contra las células neoplásicas. Sin embargo, frecuentemente las células tumorales evaden la maquinaria inmune citotóxica. Los macrófagos asociados al tumor (TAM) tienen la capacidad de eliminar las células tumorales en los inicios del crecimiento del tumor, luego durante la progresión, modifican su actividad favoreciendo el crecimiento tumoral.
Los esferoides mixtos (células tumorales cocultivadas con diferentes poblaciones celulares del microambiente tumoral) ofrecen un modelo útil y suplementario al uso de animales para mimetizar diferentes aspectos del crecimiento de tumores humanos in vivo.
En este sentido, utilizando los ET, estudiamos los diferentes factores asociados al tumor que modulan la diferenciación y activación de monocitos/macrófagos, algunos de ellos inducidos bajo condiciones específicas de estrés celular como la hipoxia. Con ese objetivo, cuando infiltramos los ET con monocitos de dadores normales, observamos que los TAM indujeron una disminución en el crecimiento de los esferoides en etapas tempranas, mayor al 50%, comparado con los ET controles sin infiltrar.
En este sentido, utilizando los ET, estudiamos los diferentes factores asociados al tumor que modulan la diferenciación y activación de monocitos/macrófagos, algunos de ellos inducidos bajo condiciones específicas de estrés celular como la hipoxia. Con ese objetivo, cuando infiltramos los ET con monocitos de dadores normales, observamos que los TAM indujeron una disminución en el crecimiento de los esferoides en etapas tempranas, mayor al 50%, comparado con los ET controles sin infiltrar.
Nuestro trabajo parte de la hipótesis que el crecimiento celular en una arquitectura 3D que contiene un núcleo hipóxico, permitirá evidenciar una regulación diferencial entre la población de células tumorales y las células inmunes infiltrantes, generándose cambios tanto fenotípicos como proteómicos en ambas poblaciones. Estos cambios estarían asociados a las diferentes etapas del crecimiento tumoral así como a otras variables, como la histología del tumor, la evolución/tamaño del esferoide, aparición de focos hipóxicos/necróticos, condicionando en su conjunto la respuesta al tratamiento.
