Les réseaux d’hydrogel permettent d’augmenter le débit pour le dépistage des effets des composants matriciels et des thérapies dans les modèles tumoraux 3D

Jesse Liang; Alireza Sohrabi; Mary Epperson; Laila M. Rad; Kelly Tamura; Mayilone Sathialingam; Thamira Skandakumar; Philip Lue; Jeremy Huang; James Popoli; Aidan Yackly; Michael Bick; Ze Zhong Wang; Chia-Chun Chen; Grigor Varuzhanyan; Robert Damoiseaux; Stephanie K. Seidlits

doi:10.3791/63791

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Article de méthode

Les réseaux d’hydrogel permettent d’augmenter le débit pour le dépistage des effets des composants matriciels et des thérapies dans les modèles tumoraux 3D

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DOI :

10.3791/63791

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16 juin 2022

Jesse Liang¹ , Alireza Sohrabi¹ , Mary Epperson¹ , Laila M. Rad¹ , Kelly Tamura¹ , Mayilone Sathialingam¹ , Thamira Skandakumar¹ , Philip Lue¹ , Jeremy Huang¹ , James Popoli¹ , Aidan Yackly¹ , Michael Bick¹ , Ze Zhong Wang¹ , Chia-Chun Chen¹ , Grigor Varuzhanyan¹ , Robert Damoiseaux¹ , Stephanie K. Seidlits¹

¹University of California Los Angeles

Dans cet article

Résumé

Le présent protocole décrit une plate-forme expérimentale pour évaluer les effets des signaux mécaniques et biochimiques sur les réponses chimiothérapeutiques des cellules de glioblastome dérivées de patients dans des cultures mimétiques matricielles 3D à l’aide d’un dispositif d’éclairage UV sur mesure facilitant la photocroision à haut débit d’hydrogels avec des caractéristiques mécaniques accordables.

Résumé

Les interactions cellule-matrice interviennent dans des processus physiologiques complexes par le biais d’indices biochimiques, mécaniques et géométriques, influençant les changements pathologiques et les réponses thérapeutiques. La prise en compte des effets matriciels plus tôt dans le développement de médicaments devrait augmenter la probabilité de succès clinique de nouveaux traitements. Il existe des stratégies basées sur les biomatériaux récapitulant des microenvironnements tissulaires spécifiques en culture cellulaire 3D, mais leur intégration avec les méthodes de culture 2D principalement utilisées pour le dépistage des drogues a été difficile. Ainsi, le protocole présenté ici détaille le développement de méthodes de culture 3D au sein de matrices de biomatériaux miniaturisés dans un format de plaque multi-puits pour faciliter l’intégration avec les pipelines de dépistage de médicaments existants et les tests conventionnels pour la viabilité cellulaire. Étant donné que les caractéristiques matricielles essentielles à la préservation des phénotypes cliniquement pertinents dans les cellules cultivées devraient être hautement spécifiques aux tissus et aux maladies, un dépistage combinatoire des paramètres de la matrice sera nécessaire pour identifier les conditions appropriées pour des applications spécifiques. Les méthodes décrites ici utilisent un format de culture miniaturisé pour évaluer les réponses des cellules cancéreuses à la variation orthogonale de la mécanique matricielle et à la présentation des ligands. Plus précisément, cette étude démontre l’utilisation de cette plate-forme pour étudier les effets des paramètres de matrice sur les réponses des cellules de glioblastome dérivées du patient (GBM) à la chimiothérapie.

Introduction

Le coût prévu du développement d’un nouveau médicament n’a cessé d’augmenter au cours de la dernière décennie, avec plus de 1 milliard de dollars dans les estimations actuelles¹. Une partie de cette dépense est due au taux élevé d’échec des médicaments entrant dans les essais cliniques. Environ 12% des candidats médicaments ont finalement obtenu l’approbation de la Food & Drug Administration (FDA) des États-Unis en 2019. De nombreux médicaments échouent en phase I en raison d’une toxicité imprévue², tandis que d’autres qui réussissent les essais de sécurité peuvent échouer en raison d’un manque d’efficacité