Investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), liderados por Juan Manuel Ruso Veiras y Ramón Rial, han desarrollado una innovadora plataforma microfluídica multifásica que permite la creación de modelos tridimensionales de cáncer dentro de fibras de hidrogel. Este avance proporciona un nivel de control y reproducción sin precedentes, logrando replicar con alta fidelidad las condiciones reales que se encuentran en un tumor.
El sistema diseñado simula aspectos críticos como las presiones internas, la disponibilidad de nutrientes y la interacción entre células malignas y su entorno, todo ello en una única fibra estable. Esta metodología no solo facilita la manipulación experimental, sino que también optimiza el proceso investigativo al reducir drásticamente el número de iteraciones necesarias en laboratorio.
Un enfoque revolucionario
La investigación, realizada en colaboración con la Universidad del Minho y publicada recientemente en la revista Matter, utiliza la capacidad de la microfluídica para manejar simultáneamente tres fases: líquida, gel y gas. Mediante inyecciones de diversas combinaciones, los científicos han logrado generar fibras continuas que pueden incluir burbujas de aire o núcleos líquidos adaptados a las necesidades específicas de cada modelo.
Antes de realizar ensayos experimentales, los investigadores llevaron a cabo simulaciones computacionales que les permitieron predecir características como la morfología final de las fibras y el tamaño y distribución de las burbujas. Este enfoque ha permitido anticipar resultados sin necesidad de utilizar reactivos o realizar pruebas físicas en el laboratorio.
Reproducción precisa del estrés sólido
Para formular los hidrogeles utilizados en estos modelos, se emplearon polímeros naturales biocompatibles como el alginato sódico y el ácido hialurónico. Estos componentes proporcionan un medio nutritivo adecuado para las células cancerígenas, mientras que la goma gellan modula las propiedades mecánicas necesarias para simular diferentes condiciones de rigidez similares a las observadas en tejidos tumorales.
En el modelo basado en esferoides, las burbujas atrapadas dentro del hidrogel crean espacios líquidos donde las células de glioblastoma pueden agregarse y proliferar. Este fenómeno permite estudiar cómo la mecanotransducción afecta la resistencia a tratamientos quimioterapéuticos como la doxorrubicina. Por otro lado, el modelo fiberoide organiza las células cancerosas en un núcleo rodeado por células sanas, facilitando así interacciones directas entre ambos tipos celulares.
Ahorro significativo en recursos
A diferencia de otras técnicas tridimensionales que requieren manipulación individualizada de cada esferoide o agregado celular —un proceso laborioso— este nuevo método simplifica enormemente el trabajo: basta con incubar las fibras que contienen los modelos para llevarlos a ensayos de viabilidad o cribados farmacológicos. Esto se traduce en un ahorro considerable tanto en tiempo como en reactivos.
Los resultados obtenidos demuestran que al reproducir condiciones de estrés sólido dentro de las fibras, los modelos responden a tratamientos con doxorrubicina de manera dependiente a la dosis. Asimismo, el modelo fiberoide ha permitido recrear interacciones complejas entre células tumorales y astrócitos dentro de una arquitectura tridimensional continua.
Nuevas posibilidades para la investigación oncológica
Esta aproximación multifásica microfluídica representa un avance significativo en la creación de modelos in vitro para estudios sobre cáncer. La capacidad para reproducir estructuras con precisión abre nuevas oportunidades para el cribado farmacológico y estudios sobre mecanobiología, además de contribuir al desarrollo de estrategias personalizadas basadas en líneas celulares derivadas directamente de pacientes.
Con estas capacidades innovadoras, esta plataforma se posiciona como una herramienta poderosa para avanzar en la investigación del cáncer y acelerar el desarrollo de terapias más efectivas y adaptadas a las necesidades individuales.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué han desarrollado los investigadores de la USC?
Los investigadores Juan Manuel Ruso Veiras y Ramón Rial han desarrollado una plataforma microfluídica multifásica que permite fabricar modelos tridimensionales de cáncer dentro de fibras de hidrogel con un nivel de control y reproducción inédito.
¿Cómo reproduce este sistema las condiciones de un tumor real?
El sistema reproduce con gran fidelidad las condiciones internas de un tumor real, incluyendo presiones internas, disponibilidad de nutrientes y contacto entre células malignas y células del entorno, en una única fibra estable.
¿Qué materiales se utilizaron para formular los hidrogeles?
Se utilizaron polímeros naturales biocompatibles como el alginato de sodio y ácido hialurónico en el núcleo, y goma gellan en la envoltura sólida de las fibras.
¿Cuáles son las ventajas del nuevo método comparado con técnicas anteriores?
A diferencia de otras técnicas 3D que requieren manejar cada esferoide o agregado celular por separado, este método permite incubar las fibras que contienen los modelos, lo que ahorra tiempo y reactivos al evaluar la eficacia de tratamientos sobre estructuras idénticas sin esfuerzos adicionales.
¿Qué aplicaciones tiene esta plataforma en la investigación del cáncer?
La plataforma ofrece nuevas posibilidades para el cribado de fármacos, estudios de mecanobiología y estrategias de medicina personalizada, acelerando el desarrollo de terapias más efectivas y personalizadas.
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