Les cellules de notre corps vivent dans des habitats humides et humides avec des formes et des structures difficiles à reproduire dans le laboratoire. Maintenant, une nouvelle étude révèle comment, en utilisant des hydrogels, les biologistes peuvent rapidement créer des micro-environnements tissulaires presque réels pour étudier comment les tumeurs grandissent et se comportent.

Le nouveau matériel permettra aux biologistes d'observer comment les cellules tumorales se développent et se comportent dans un micro-environnement 3D qui ressemble à un tissu réel.

Le développement est une étape importante vers une meilleure compréhension de ce qui se passe dans des maladies comme le cancer, où il devient de plus en plus clair que la microenvironnement des cellules peut influencer leur identité, leur destin et leur fonction.

Les scientifiques et les ingénieurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign décrivent le nouveau matériel et comment ils l'ont testé comme modèle pour étudier la biologie tumorale dans le journal Matériaux avancés .

L'équipe croit que le microenvironnement 3D synthétique qu'ils ont conçu se situe entre la plaque de laboratoire plastique et les modèles animaux créés par l'injection de souris avec des cellules tumorales humaines.

Pour leur étude, les chercheurs ont mélangé des cellules de cancer du sein et des macrophages et ont observé comment ils se comportaient de manière tout à fait différente dans l'hydrogel par rapport à la norme de recherche actuelle: la platine en plastique plat et dur.

Les macrophages sont des cellules du système immunitaire qui recherchent normalement et détruisent des matériaux indésirables comme les débris cellulaires et les bactéries. La recherche sur la signalisation cellulaire suggère qu'ils peuvent être impliqués dans la propagation du cancer du sein.

La méthode produit rapidement l'architecture tissulaire souhaitée

L'auteur correspondant Kristopher Kilian, professeur de sciences et d'ingénierie des matériaux, déclare:

"C'est vraiment la première fois qu'il a été démontré que vous pouvez utiliser une méthodologie rapide comme celle-ci pour définir spatialement les cellules cancéreuses et les macrophages. C'est important, car une fois que vous avez cette architecture, vous pouvez poser des questions biologiques fondamentales".

Les questions, souligne-t-il, peuvent varier de celles fondamentales telles que la façon dont les macrophages signalent aux cellules mammaires, à des personnes plus sophistiquées, comment peut-on utiliser des drogues pour perturber cette signalisation?

La méthode peut créer un environnement synthétique "avec un simple dispositif de flux concentrique en une seule étape" en environ 15 minutes. L'environnement imite avec précision les tailles et les formes du microenvironnement à l'intérieur du tissu étudié et offre une «gamme d'architectures géométriques», note les auteurs.

L'équipe croit que l'outil aidera non seulement les scientifiques à faire de meilleures recherches, mais aussi aidera les développeurs de médicaments à fabriquer et à tester les médicaments de façon plus efficace.

Le matériel est meilleur que ceux que les développeurs de médicaments utilisent actuellement pour tester comment leurs produits affectent les cellules. Par exemple, ils ne peuvent pas répliquer avec précision la nature 3D des petits réseaux de vaisseaux sanguins qui portent les médicaments dans les tissus. Le nouveau matériau de l'équipe peut créer des formes de réseau qui vont du droit au serpent, selon le tissu spécifié.

"Le microenvironnement a réellement un effet important sur la façon dont les cellules répondent à un médicament", note le premier auteur et étudiant diplômé Joshua Grolman. "Ces entreprises pourraient avoir la prochaine grande drogue, mais elles pourraient ne pas le savoir".

L'équipe prévoit également le nouvel outil comme un moyen rapide de faire correspondre le meilleur traitement au patient. Le professeur Kilian décrit un scénario futur potentiel:

Un patient entre et découvre qu'on leur a diagnostiqué une sorte de tumeur solide. Vous prenez une biopsie de ces cellules, vous l'installez dans cet appareil, développez-les et voyez comment ils répondent à différents traitements."

Plus tôt cette année, Medical-Diag.com A appris comment les vaisseaux sanguins artificiels biodégradables se sont bien comportés dans une étude où ils ont été implantés chez des rats. Les vaisseaux sanguins artificiels ont été fabriqués à partir d'un nouveau biomatériau qui est beaucoup plus compatible avec le tissu corporel. Au fur et à mesure que les vaisseaux sanguins deviennent peuplés de cellules vivantes, le biomatériau se dissout, et le nouveau tissu vivant prend le dessus.

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