Confiable in vitro Se requieren modelos de prueba como cultivos de células esferoides tridimensionales (3D) para el descubrimiento y desarrollo exitosos de fármacos. Las tecnologías innovadoras estandarizan y racionalizan estos sistemas de cultivo avanzados y apoyan el desarrollo de modelos más relevantes fisiológicamente.

Los límites de los cultivos de células planas

Los sistemas de cultivo de células bidimensionales (2D) se han utilizado durante mucho tiempo en la investigación básica y aplicada y han contribuido significativamente a responder innumerables preguntas científicas fundamentales. Sin embargo, las limitaciones de estos sistemas son cada vez más evidentes, particularmente en el descubrimiento y desarrollo de fármacos.

Los cultivos de células 2D tradicionales a menudo muestran respuestas celulares genotípicas y fenotípicas diferentes a las del organismo que pretenden imitar. Mientras que las células del cuerpo humano se convierten en tejidos densos que permiten el contacto de célula a célula en cualquier dimensión, las que crecen en una superficie plana, como los cultivos de células 2D, están restringidas y solo pueden entrar en contacto con otras células en una dimensión.

Estas diferencias en la celdaEl microambiente afecta la morfología y el comportamiento de las células y, en última instancia, sus respuestas al tratamiento farmacológico.

Necesidad de biológicamente relevante in vitro Ensayos

Annamarija Raic, jefa de investigación y desarrollo de faCellitate
Annamarija Raic, jefa de investigación y desarrollo de faCellitate

Si, en estudios preclínicos de toxicología y seguridad clínica, los cultivos de células 2D no modelan adecuadamente cómo un fármaco es procesado por el cuerpo humano, los candidatos a fármacos aparentemente prometedores que han sido identificados a través de exámenes de detección de alto rendimiento fallan tan pronto como ingresan a la fase de prueba. para animales o humanos.

Confiable y representativo in vitro Los sistemas de ensayo pueden ayudar a mejorar la predictibilidad de los ensayos basados ​​en células y, por lo tanto, aumentar las tasas de éxito de los ensayos clínicos. Los nuevos avances en los métodos de cultivo celular en 3D son prometedores en esta área, ya que permiten interacciones más realistas de célula a célula y una representación más precisa de la en vivo Condición.

«Implementación de un preclínico confiable in vitro Los modelos cierran la brecha entre los estudios en animales y humanos al descubrir respuestas específicas de humanos que no podemos observar en modelos animales.«, Explicó el Dr. Annamarija Raic, directora de investigación y desarrollo en faCellitate, un programa de innovación en el centro de puesta en marcha de quimiovator de BASF.

«Los modelos realistas pueden acortar la fase preclínica al tiempo que respaldan las pautas éticas de las 3R para reemplazar, reducir y refinar las pruebas con animales.«Dijo Saic.

Añadiendo otra dimensión al cultivo celular

Una forma de cultivar células en 3D es incrustarlas en hidrogeles o andamios sólidos sintéticos o basados ​​en proteínas. Sin embargo, el cultivo en estas matrices conduce a un alto grado de variación, especialmente cuando contienen componentes derivados de animales.

Alexander Schepsky, director de marketing y ventas de faCellitate
Alexander Schepsky, director de marketing y ventas de faCellitate

Otro método consiste en diferenciar las células madre para que se organicen en estructuras organoides en miniatura compuestas por muchos tipos de células. Los organoides («mini órganos» en una cáscara) que se generan a partir de células madre del paciente forman una arquitectura 3D muy compleja que es similar en vivo Condiciones muy estrechas. Sin embargo, sus requisitos de cultivo prolongado pueden presentar desafíos para las aplicaciones de cribado de alto rendimiento.

Los esferoides 3D, agregados celulares que se forman espontáneamente cuando las células crecen en un entorno que repele las células, son otro modelo de cultivo 3D prometedor pero más simple para estudios preclínicos. Los esferoides son fáciles de cultivar y formar rápidamente, lo que los hace aptos para experimentos automatizados y dependientes del tiempo.

«Los esferoides no son tan complejos como los organoides, pero esto no es necesariamente una desventaja. Se forman muy rápidamente y son fáciles de cultivar, lo que permite una prueba más temprana y rápida.«Dijo el ex investigador del cáncer, el Dr. Alexander Schepsky, ahora director de ventas y marketing de faCellitate.

La arquitectura esferoide permite la comunicación celular en todas las dimensiones y crea un microambiente celular más realista que un cultivo 2D. En la investigación de tumores, los esferoides fue mostrado para activar las mismas vías de señalización y patrones de expresión génica típicos de los tumores sólidos para los que fueron diseñados.

Estandarización de ensayos de esferoides

faCellitate ha desarrollado la novedosa tecnología BIOFLOAT ™, que simplifica y estandariza la formación y cultivo de esferoides 3D. Los productos BIOFLOAT ™ tienen un polímero único y biológicamente inerte que crea una superficie altamente definida que repele las proteínas y las células en las placas y pocillos de cultivo celular de plástico. Cuando las células se cultivan en pocillos tratados con BIOFLOAT ™, rápidamente forman esferoides muy regulares y redondos en el centro de los pocillos de cultivo.

Esferoide 3D
Esferoide 3D que crece en una placa BIOFLOAT ™ de 96 pocillos. Los esferoides de forma perfectamente redonda se forman dentro de las 24 horas posteriores a la inoculación en el pocillo. El tamaño de los esferoides se correlaciona con la densidad de vacunación. Barra de escala: 400 µm.

faCellitate ofrece placas de 96 pocillos BIOFLOAT ™ prerrevestidas y listas para usar y la solución BIOFLOAT ™ FLEX con revestimiento automático que los investigadores pueden aplicar a varias superficies de plástico para crear rápida y fácilmente sus propios dispositivos de cultivo BIOFLOAT ™. BIOFLOAT ™ está libre de productos animales y, por lo tanto, permite la creación de un entorno de cultivo celular completamente sintético.

Cultivo celular 3D
La línea de productos BIOFLOAT ™ consta de placas de 96 pocillos listas para usar y la solución de recubrimiento BIOFLOAT ™ FLEX.

La estandarización de la formación de esferoides es fundamental para producir cultivos uniformes y obtener resultados reproducibles a partir de pruebas basadas en esferoides.

«W.Vemos grandes diferencias en los esferoides formados con otros productos en el mercado y esto puede afectar su visualización.Raic explicó. «El revestimiento BIOFLOAT ™ forma de forma fiable esferoides muy regulares, lo que aumenta la reproducibilidad y el rendimiento del ensayo.. «

Un modelo ideal para una amplia variedad de aplicaciones

El interés en los modelos de esferoides 3D está creciendo entre los investigadores, desde la investigación básica hasta las aplicaciones de descubrimiento de fármacos preclínicos, incluidos los estudios de biología tumoral, enfermedades neurodegenerativas y toxicidad de fármacos. Los esferoides también se están estudiando como modelo para estudiar los mecanismos de la infección por SARS-CoV-2, así como para el desarrollo de vacunas y la detección de alto rendimiento de medicamentos antivirales.

«Los esferoides son un modelo muy flexible«, Explicó Schepsky.»Puede crear esferoides a partir de un solo tipo de célula, o puede cultivarlos conjuntamente en un portaobjetos de otro tipo de célula. Esta estructura más compleja ofrece una forma rápida y sencilla de seleccionar diferentes combinaciones de células con diferentes concentraciones de fármacos.. «

Los productos BIOFLOAT ™ son fáciles de usar y permiten que prácticamente cualquier investigador produzca esferoides celulares uniformes de manera rápida y confiable en un sistema robusto que es adecuado para el cribado de alto rendimiento. Esta estandarización y acceso mejorado respaldará el desarrollo de productos nuevos y mejorados in vitro Modelos que representan mejor en vivo Acondiciona y aumenta el éxito clínico.

Visita el sitio web de faCellitate Obtenga más información sobre la fabricación de esferoides 3D con tecnología BIOFLOAT ™.

Cultivo celular 3D

El equipo de faCellitate (de izquierda a derecha): Dr. Annamarija Raic, Jefa de Investigación y Desarrollo, Dra. Simon Widmaier, director de operaciones y cofundador, Dr. Véronique Schwartz, directora ejecutiva y cofundadora de la Dra. Alexander Schepsky, gerente de ventas y marketing


Imágenes a través de faCellitate e imágenes de encabezado a través de Shutterstock.com

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