Een team van wetenschappers uit Houston heeft een nieuwe techniek onthuld die magnetische nanobeads gebruikt om cellen te laten zweven. waardoor ze kunnen uitgroeien tot driedimensionale structuren. Deze technologische sprong van de platte petrischaal heeft het potentieel voor een aanzienlijke impact op kankeronderzoek, waar recente studies hebben aangetoond dat kankercellen die groeien in tweedimensionale platen niet de optimale systemen zijn voor het bestuderen van potentiële antikankermiddelen. In feite, technieken voor het kweken van cellen in driedimensionale structuren kunnen miljoenen dollars besparen op de kosten van het testen van geneesmiddelen.

Renata Pasqualini en Wadih Arap, van het MD Anderson Cancer Center van de Universiteit van Texas, en Thomas Killian, van de Rijst Universiteit, leidde deze studie, waarover in het journaal werd bericht Natuur Nanotechnologie . Dr. Pasqualini is ook lid van het University of Texas Health Science Center in het Houston Physical Sciences-Oncology Center, een van de 12 centra die door het National Cancer Institute worden gefinancierd om de ontwikkeling van innovatieve ideeën en nieuwe onderzoeksgebieden te bevorderen op basis van kennis van de biologische en fysieke wetten en principes die zowel normale als tumorsystemen definiëren.

De driedimensionale techniek is voor de meeste laboratoria eenvoudig genoeg om onmiddellijk in te stellen. Het gebruikt magnetische nanodeeltjes om cellen te laten zweven terwijl ze zich delen en groeien. Vergeleken met celculturen die op vlakke oppervlakken worden gekweekt, de driedimensionale celculturen hebben de neiging om weefsels te vormen die meer lijken op die in het lichaam. "Er is op dit moment een grote druk om manieren te vinden om cellen driedimensionaal te laten groeien, omdat het lichaam driedimensionaal is, en culturen die meer lijken op natief weefsel zullen naar verwachting betere resultaten opleveren voor preklinische drugtests, " zei Dr. Killian. "Als je de nauwkeurigheid van vroege screenings van medicijnen met slechts 10 procent zou kunnen verbeteren, er wordt geschat dat u maar liefst $ 100 miljoen per medicijn kunt besparen." Voor kankeronderzoek, de "onzichtbare steiger" die door het magnetische veld wordt gecreëerd, gaat verder dan zijn potentieel voor het produceren van celculturen die meer doen denken aan echte tumoren, wat op zich al een belangrijke vooruitgang zou zijn, voegde Dr. Arap toe.

Om cellen te laten zweven, het onderzoeksteam wijzigde een combinatie van gouden nanodeeltjes en gemanipuleerde virale deeltjes genaamd "faag", die werd ontwikkeld in het laboratorium van Drs. Arap en Pasqualini. Deze gerichte "nanoshuttle" kan ladingen leveren aan specifieke organen of weefsels.

"Een logische volgende stap voor ons zal zijn om deze extra magnetische eigenschap op gerichte manieren te gebruiken om mogelijke toepassingen in de beeldvorming en behandeling van tumoren te onderzoeken, ' zei dokter Arap.

In de huidige studie, de onderzoekers voegden magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes toe aan een gel die faag bevat. Wanneer cellen aan de gel worden toegevoegd, de faag zorgt ervoor dat de deeltjes gedurende een paar uur in de cellen worden opgenomen. De gel wordt dan weggewassen, en de met nanodeeltjes beladen cellen worden in een petrischaal geplaatst die is gevuld met een vloeistof die celgroei en -deling bevordert. Door een magneet ter grootte van een muntstuk op het deksel van de schaal te plaatsen, de onderzoekers ontdekten dat ze de cellen van de bodem van de schaal konden tillen, concentreer ze, en laat ze groeien en delen terwijl ze in de vloeistof waren gesuspendeerd. In een sleutelexperiment met glioblastoomcellen, de onderzoekers ontdekten dat cellen die in het driedimensionale medium waren gekweekt, eiwitten produceerden die vergelijkbaar waren met die geproduceerd door gliobastoma-tumoren bij muizen, terwijl cellen die in twee dimensies waren gekweekt deze overeenkomst niet vertoonden.

Dit werk, die gedeeltelijk werd ondersteund door het National Cancer Institute, wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Driedimensionale weefselkweek op basis van magnetische cellevitatie." Onderzoekers van Nano3D Biosciences, die deze technologie in licentie heeft gegeven voor commerciële ontwikkeling, ook deelgenomen aan dit onderzoek. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.