Биологи улучшили 3D-среду для выращивания опухолей

Ученые из Университета штата Вашингтон разработали трехмерную среду для культивирования раковых клеток. Она позволяет выращивать их не на плоскости, а в толще матрикса, имитирующего условия в организме человека, что должно улучшить тестирование лекарственных препаратов. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Раковые клетки в человеческих тканях окружены внеклеточным матриксом — субстанцией, имеющей сложный состав, в который входят различные гликопротеины и протеогликаны, секретируемые клетками. Состав и структура внеклеточного матрикса значительно влияют на рост и функционирование клеток. Искусственные скаффолды (так принято называть пористые трехмерные среды для выращивания клеток) для выращивания раковых клеток уже существуют, однако с ними трудно работать, а в их составе не хватает многих веществ, присутствующих в естественном внеклеточном матриксе.

Чтобы создать трехмерную среду для выращивания клеток с составом, близким к тканевому, ученые взяли образцы тканей молочной железы мыши и децеллюляризировали их — удалили все клетки, оставив только внеклеточный матрикс. С помощью жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии они установили, что все основные белки, характерные для внеклеточного матрикса, сохранились. Затем матрикс расщепили ферментами в кислой среде, так что образовался жидкий раствор, который можно залить в форму. В ней раствор застывает и превращается в гель, размер пор в котором зависит от концентрации исходного раствора.

Измеряя диаметр пор с помощью электронной микроскопии, авторы работы подобрали такую концентрацию, при которой скаффолд подходит для культивирования клеток. Его заселили эпителиальными и раковыми клетками молочной железы, и обе линии прижились и активно делились. Авторы работы считают это подтверждением того, что их разработка хорошо имитирует тканевые условия.

Ученые также сравнили действие двух противоопухолевых препаратов, тамоксифена и паклитаксела, на клетки, выращенные на 2D и 3D среде. В обоих случаях рост раковых клеток был подавлен, однако эффект был более слабым на трехмерном скаффолде. Новая разработка позволит выращивать раковые клетки в условиях, максимально близких к естественным, и получать более реалистичные результаты при тестировании лекарств. 

Другой перспективной разработкой для биологических исследований являются «органы-на-чипе», представляющие собой культуры клеток, соединенные каналами, по которым течет жидкость. Уже содзанные модели сердца, сосудов и женской половой системы позволили не только изучить детали их физиологии, но и исследовать преждевременное старение.

Анна Образцова