Door gemeenschappelijk filterpapier te ontwerpen, vergelijkbaar met koffiefilters, een team van NYU Abu Dhabi-onderzoekers heeft high-throughput-arrays gemaakt van geminiaturiseerde 3D-tumormodellen om belangrijke aspecten van tumorfysiologie te repliceren, die ontbreken in traditionele platforms voor het testen van geneesmiddelen. Met de nieuwe op papier gebaseerde technologie, de gevormde tumormodellen kunnen veilig worden gecryopreserveerd en gedurende langere perioden worden bewaard voor on-demand drugtests. Deze cryopreserveerbare tumormodellen kunnen de farmaceutische industrie een gemakkelijke en goedkope methode bieden om de resultaten van de werkzaamheid van geneesmiddelen te onderzoeken, mogelijk een versterking van gepersonaliseerde geneeskunde. De ontwikkelde technologie kan worden overgedragen naar andere populaire therapeutische toepassingen, zoals het meten van de tumorrespons op geneesmiddelconcentratiegradiënten, het bestuderen van signaalroutes voor kankercellen, en onderzoeken van invasieve tumoren.

De bevindingen werden gepubliceerd in het artikel "Cryopreservable Arrays of Paper-Based 3-D Tumor Models for High Throughput Drug Screening", in het vlaggenschipblad, Lab op een chip . De bevindingen bouwen voort op het eerdere onderzoek van het team naar de papierplatforms.

Onder leiding van universitair docent mechanische en biomedische technologie aan de NYUAD Mohammad A. Qasaimeh, de onderzoekers probeerden 3D-tumormodellen te ontwikkelen omdat ze een groot potentieel bieden voor het begrijpen van de fundamentele mechanismen die tumorreacties op medicamenteuze behandelingen bepalen, en kansen bieden om een ​​aantal opkomende therapeutische toepassingen te ontwikkelen. Momenteel, de meeste preklinische screening van geneesmiddelen wordt uitgevoerd op vereenvoudigde tweedimensionale (2-D) monolagen van celcultuur die de complexiteit van menselijke weefsels en organen niet volledig weergeven.

Bestaande methoden voor het ontwikkelen van 3D-celculturen en tumormodellen zijn omslachtig, technisch uitdagend, tijdrovend, en laat cryopreservatie voor toekomstig gebruik niet toe. Dit draagt ​​bij aan een hoog verloop in het ontwikkelingsproces van geneesmiddelen, en kan aanzienlijke vertragingen op de markt en grote financiële verliezen voor bedrijven veroorzaken.

"Ons werk presenteert een papierpatroonmethode voor celcultuur met hoge doorvoer, cryopreservatie, en het testen van medicijnen van 3D-tumormodellen. Deze technologie is veelbelovend en biedt ongeëvenaarde voordelen op het gebied van medicijnontdekking, weefsel engineering, en gepersonaliseerde geneeskunde, " zei Qasaimeh, de hoofdonderzoeker van het laboratorium en de onderzoeksleider.

Door cisplatine (een typisch chemotherapeutisch medicijn) te testen op 3D-modellen voor borstkanker die zijn gegenereerd binnen het ontwikkelde platform, ze konden bewijzen dat hun technologie in staat is om de resultaten van de werkzaamheid van geneesmiddelen te voorspellen. Borstkanker wordt in meer dan 80 procent wereldwijd beschouwd als de meest gediagnosticeerde kanker. In de VS wordt gemeld dat meer dan 10 procent van de vrouwen in de loop van hun leven invasieve borstkanker ontwikkelt, en in de VAE, borstkanker wordt beschouwd als de meest voorkomende maligniteit op basis van incidentie en mortaliteit.

"Onze betrouwbare, gemakkelijk te bereiden, en goedkope methode is voor het creëren van op papier gebaseerde arrays van 3D-tumormodellen met hoge doorvoer die ons een stap dichter bij biomimetische geneesmiddelenscreening in de preklinische stadia zullen brengen, " zei Bisan Samara, de eerste auteur en een voormalig onderzoeksassistent in het laboratorium van Qasaimeh.

Dit onderzoek is een vooruitgang van het eerdere werk van het team, "Op papier gebaseerde cel cryopreservatie, " vorig jaar gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde biosystemen , waarin ze hun nieuwe techniek ontwikkelden met behulp van filterpapier om menselijke cellen te cryopreserveren, wetenschappers een efficiënt alternatief bieden voor conventionele, methoden voor cryopreservatie op lange termijn.