Metoda Cell Painting evidențiază diferențele între medicamente în celulele canceroase 3D
Cercetătorii de la Universitatea Uppsala au adaptat metoda Cell Painting, o tehnică de imagistică utilizată pe scară largă în descoperirea de medicamente, pentru a analiza celule individuale din mici clustere 3D de celule canceroase.
Două medicamente, care păreau aproape identice în culturi celulare plate, au avut comportamente diferite în 3D, iar echipa a corelat această diferență cu modul în care fiecare medicament activează răspunsul de stres p53 al celulei.
Metoda Cell Painting colorează principalele componente ale unei celule, cum ar fi nucleul, mitocondriile și scheletul intern al celulei, pentru a putea fi fotografiate în detaliu sub un microscop. Această metodă este folosită de dezvoltatorii de medicamente pentru a observa cum medicamentele schimbă celulele. Până acum, a fost utilizată în principal pe celule crescute ca un strat plat, deși celulele din organism cresc în trei dimensiuni.
Cercetătorii au crescut celule canceroase de colon sub formă de mici sfere, sau minisfere, în plăci de laborator standard. Apoi, au făcut minisferele transparente folosind o soluție simplă de zahăr și glicerină, astfel încât microscopul să poată observa celulele individuale aflate în interiorul acestora, măsurând mii de detalii referitoare la forma și structura fiecărei celule.
„Celulele se comportă diferit atunci când cresc în trei dimensiuni, dar majoritatea metodelor de screening folosesc fie culturi plate, fie comprimă un întreg eșantion 3D într-o singură imagine. Am dorit să păstrăm detaliile celulelor individuale, având în același timp capacitatea de a testa multe medicamente simultan”, a declarat Christa Ringers, cercetător la Departamentul de Științe Farmaceutice, Universitatea Uppsala, care împarte prima autorie cu David Holmberg.
Echipa a testat 52 de medicamente utilizate sau dezvoltate pentru tratamentul cancerului. Două dintre acestea, chimioterapia 5-fluorouracil și medicamentul țintit olaparib, erau aproape indistinguibile în culturile plate, dar diferite în minisfere. Diferența a fost evidentă doar atunci când cercetătorii au analizat fiecare celulă în parte, nu când au examinat fiecare minisferă ca un întreg.
Experimentele ulterioare au dezvăluit o surpriză. 5-fluorouracil a cauzat mai puține daune ADN-ului decât olaparib, dar a fost mai eficient în a opri divizarea celulelor. Activitatea genică a indicat activarea căii p53, un răspuns de stres central în celule, care a fost activat mai puternic de 5-fluorouracil.
„Împreună cu colegii de la AstraZeneca, am testat metoda și în afara laboratorului în care a fost dezvoltată. Această colaborare este un test valoros pentru a verifica dacă o nouă metodă poate fi utilizată de alții”, a spus Ola Spjuth, profesor la Departamentul de Științe Farmaceutice, Universitatea Uppsala, care a supervizat studiul împreună cu Jordi Carreras-Puigvert.
Studiul a fost realizat în două linii celulare canceroase în laborator și nu arată cum funcționează medicamentele în pacienți. Cercetătorii speră acum să aplice metoda pe modele 3D mai complexe, cum ar fi organoidele cultivate din țesuturi de pacienți. Toate imaginile, datele și codul sunt disponibile liber.
