Sviluppo di un sistema tridimensionale di coltura come modello preclinico di carcinoma del colon

Negli ultimi anni lo studio della biologia tumorale ha subito un progressivo sviluppo e molti aspetti fisiologici del microambiente tumorale sono stati chiariti, ma molto resta ancora da analizzare circa le modalità  con cui il tumore interagisce con l'ambiente circostante e quali siano le caratteristiche molecolari di questo microambiente. Dal punto di vista tecnico, le colture cellulari bidimensionali (2D) riflettono solo parzialmente il pattern morfo-molecolare delle cellule tumorali umane ed inoltre non rispecchiano la complessità  del microambiente in vivo. Nei sistemi in vivo, inoltre, lo sviluppo neoplastico differisce significativamente rispetto alle cellule coltivate in 2D, soprattutto per quanto riguarda la morfologia, la cinetica di crescita, l'espressione genica ed il grado di differenziazione. In questo scenario, le colture cellulari tridimensionali (3D) costituiscono un approccio alternativo e/o parallelo al 2D, esse sono dunque il punto di legame tra la coltura cellulare tradizionale e i modelli in vivo. L'utilizzo di sferoidi uni-cellulari e multi-cellulari si ਠrivelato un sistema efficiente per ottimizzare e superare le limitazioni legate ai sistemi convenzionali in vitro. Lo sferoide ਠcostituito da cellule proliferanti nello strato periferico, che rispecchiano l'attivo turn-over delle cellule tumorali vicino ai capillari, e da cellule degli strati pi๠interni che diventano, invece, quiescenti ed eventualmente muoiono, via apoptosi o necrosi, a causa della presenza di ipossia, man mano che il diametro dello sferoide aumenta. Al di sopra di 400-500µm di diametro si forma, infatti, un core necrotico, principalmente a causa della limitata diffusione di ossigeno e/o di nutrienti e all'accumulo di cataboliti e tossine. Tuttavia, nello studio di alcune tipologie neoplastiche, come ad esempio il carcinoma del colon, tale caratteristica potrebbe rappresentare un punto a favore pi๠che un ostacolo, dal momento che la normale fisiologia del carcinoma del colon prevede la presenza di aree di tessuto altamente ipossiche e di tessuto necrotico. Al fine di creare un avanzato sistema 3D per la coltura di cellule del cancro del colon-retto in vitro, abbiamo comparato diversi metodi di coltura basati sulla tecnica †œhanging drops†�, cercando di ottimizzarli fino ad ottenere quello pi๠efficiente per le nostre necessità  e che mantenesse dimensioni e fenotipo costanti ed omogenee. Abbiamo inoltre valutato l'impatto di tali tecniche su linee cellulari di CRC inserite nel pannello di 60 linee cellulari del NCI, comparando fenotipo ed espressione genica delle colture in 3D rispetto alle tecniche di coltura tradizionali. Inoltre abbiamo analizzato il contributo della componente stromale sulla formazione e crescita degli sferoidi, utilizzando BM-MSC in co-coltura tridimensionale con le linee cellulari di CRC. I nostri risultati mettono in luce come l'istituzione di sistemi di coltura per una migliore integrazione tra le strutture in 3D, e maggiormente tra le cellule tumorali e la componente stromale, risulti fondamentale per uno studio pi๠accurato della progressione tumorale, ma soprattutto per lo sviluppo e la validazione di nuovi farmaci antitumorali, che in questo modo possono esser testati anche su porzioni di tessuto che presentano ipossia e necrosi, andandone cosଠa valutare la capacità  di penetrazione in tutto il tessuto e la reale efficacia.