Investigadores del IBEC consiguen recrear la compleja composición de tumores de mama humanos en el laboratorio utilizando tejidos provenientes de mamas de cerdo hembra. Este nuevo modelo permitirá, entre otras aplicaciones, fabricar tumores artificiales para estudiar el desarrollo del cáncer y los procesos de metástasis e inmunosupresión, además de ser una excelente plataforma para testar fármacos contra la enfermedad.
El cáncer de mama es el cáncer más diagnosticado en mujeres, con cerca de 2,3 millones de nuevos casos en el mundo cada año, lo que significa que 1 de cada 12 mujeres padecerán esa enfermedad a lo largo de su vida. A pesar de su alta incidencia, el cáncer de mama sigue siendo un desafío para médicos e investigadores, ya que, debido a la gran complejidad del tejido tumoral y del “microambiente” del tumor, es muy difícil reproducir las condiciones reales en el laboratorio para su estudio y tratamiento.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) han desarrollado un nuevo modelo de cáncer de mama que recrea la complejidad de la composición de los tumores de mama. Se trata de una “biotinta” que está formada por tejidos de mama de cerdo a los que se les ha extraído las células, y que sirve de base para el crecimiento de células cancerosas humanas. El trabajo, dirigido por Elisabeth Engel, investigadora principal del grupo “Biomateriales para Terapias Regenerativas” y Catedrática de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), se acaba de publicar en la revista científica ACS Appl. Mater. Interfaces.
Impresión en 3D del tumor usando la nueva biotinta a partir de mamas de cerdo
Un tumor está formado por células cancerosas, que se comportan y se dividen de forma anómala y que se encuentran embebidas en el microambiente que las envuelve. El microambiente tumoral está formado por la matriz extracelular (de las siglas en inglés, ECM), gran variedad de células epiteliales, células del sistema inmune, células de grasa (adipocitos), factores solubles de crecimiento y hormonas, entre otros. La matriz extracelular es una parte importante de ese microambiente, ya que está implicada en el crecimiento del tumor y en la eficacia de los medicamentos. Además, su complejidad es uno de los factores que más limitan el estudio del cáncer de mama.
La matriz extracelular vendría a ser como una especie de soporte altamente complejo y con características mecánicas, biológicas y químicas muy precisas, donde se desarrollan las células cancerosas. Haciendo un símil con un nido de pájaros, la paja, las hojas, las ramas y demás materiales que forman el nido serían la ECM que permite el desarrollo de los huevos, en este ejemplo, las células cancerosas.
Con el objetivo de recrear esa compleja ECM, los investigadores del IBEC han utilizado tejido de mama de cerdo hembra, aprovechándose de la gran similitud entre los genomas de cerdos y humanos, y de que es un tejido que se puede obtener de forma sencilla y en gran cantidad. A través de diferentes procedimientos han eliminado las células de cerdo del tejido mamario, dejando solamente la ECM. Ese material, al que llaman biotinta, es el que servirá de base para los pasos siguientes y el desarrollo del tumor en el laboratorio.
“Hemos podido desarrollar, por primera vez, una biotinta a partir de tejidos mamarios desprovistos de sus células capaz de mimetizar las características mecánicas y bioquímicas de la matriz extracelular de la mama humana.”
Bárbara Blanco-Fernández, primera autora del estudio y investigadora del IBEC
Una vez que los investigadores han obtenido esa biotinta, formada por la ECM de tejido mamario de cerdos, la han utilizado para generar un tumor de mama humano por bioimpresión 3D. Para ello, a la biotinta le han añadido células cancerosas humanas, factores como el colágeno tipo 1 (presente en grandes cuantidades en los tumores de mama) y otros componentes que mantienen la estructura y dureza ideales del tumor. Esa mezcla se imprime en 3D y al cabo de unos días de incubación, en condiciones adecuadas y perfectamente controladas, se obtiene un tumor de mama humano.
La nueva biotinta desarrollada por los investigadores del IBEC pone de relieve la importancia de recrear la complejidad de la matriz extracelular y a la vez el gran potencial de estos materiales para la fabricación de modelos tumorales por bioimpresión 3D para el estudio del cáncer. Además, este modelo abre las puertas al desarrollo de terapias más eficaces y de tratamientos personalizados, ya que se pueden fabricar tumores usando células de pacientes.
Elisabeth Engel es miembro del Centro de Investigación Biomédica en Red, Área de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER- BBN) y de la Red de Terapias Celulares (TerCel).
Artículo de referencia: Barbara Blanco-Fernandez, Sergi Rey-Vinolas, Gülsün Bağcı, Gerard Rubi-Sans, Jorge Otero, Daniel Navajas, Soledad Perez-Amodio, Elisabeth Engel. Bioprinting Decellularized Breast Tissue for the Development of Three-Dimensional Breast Cancer Models. ACS Applied Materials & Interfaces 2022 14 (26), 29467-29482.
