Reproducen un tipo de melanoma maligno en 3D que permite probar la respuesta a la quimioterapia

La bioimpresión en 3D es un campo en desarrollo en Medicina que esta permitiendo explorar, sin tener que usar modelos animales, la eficacia o la resistencia del organismo a determinados tratamientos. Científicos de la Universidad de Granada (UGR) y del Instituto de Investigación Biosanitaria (IBS) han desarrollado un modelo tridimensional bioimpreso humano que recrea el microambiente tumoral del melanoma maligno, el tipo más letal de cáncer de piel.

La investigación, publicada en la prestigiosa revista Biofabrication- y patentada- demuestra que este modelo puede ser utilizado para identificar la resistencia de los pacientes a los tratamientos farmacológicos y para desarrollar terapias personalizadas. Los modelos de cáncer convencionales- en organoides o en cultivos celulares- no reproducen con precisión el microambiente tumoral, lo que limita su utilidad en la investigación y el desarrollo de nuevos tratamientos. La bioimpresión 3D representa una herramienta excelente para superar estas limitaciones, ya que permite la generación de modelos complejos donde se incorporen todas las estructuras que dan lugar al tejido tumoral sin necesidad de utilizar animales de experimentación.

El prototipo bioimpreso está compuesto por células madre cancerígenas derivadas de paciente, y células sanas del entorno, encapsuladas en un hidrogel. Estas células madre tumorales son, no sólo las que dan origen a los tumores, sino también las responsables de la recaída tumoral, de la resistencia farmacológica y de la metástasis del tumor, por lo que es clave su incorporación en los modelos que se utilicen para cribar nuevos tratamientos efectivos contra el cáncer. Además, replica la estructura de tres capas del melanoma maligno.

Las células del hidrogel bioimpreso mostraron una alta proliferación y actividad metabólica, y remodelaron activamente su microambiente tumoral, de la misma manera que lo hacen en los tumores originales. Además, los hidrogeles bioimpresos de melanoma generados a partir de células de pacientes mostraron una respuesta diferente al fármaco vemurafenib en comparación con los cultivos celulares, permitiendo identificar qué pacientes van a ser más susceptibles o resistentes a una misma terapia. Gema Jiménez, una las investigadoras, indicó que “el potencial de este modelo es su gran utilidad para el cribado de fármacos sin la necesidad de usar animales de experimentación”.

Además, los investigadores generaron un modelo in vivo en ratones a partir de sus modelos 3D de melanoma. Demostraron que, al implantar esos modelos, se desarrollaron tumores subcutáneos que replicaban fielmente la dinámica y estructura histológica del tumor original, como una mayor vascularización, mantenimiento del estroma humano -tejidos y células que dan lugar a los órganos- e incluso la formación de estructuras tumorales tales como los nidos de melanocitos (células que dan el color de la piel) presentes en los pacientes con este tipo de tumor nativo.

Juan Antonio Marchal, catedrático de Anatomía y Embriología Humana de la Facultad de Medicina de la UGR destacó que "la relevancia de este estudio radica en la capacidad del modelo 3D bioimpreso para reproducir con precisión el microambiente tumoral del melanoma maligno, lo que nos facilitará estudiar con mayor detalle cómo interactúan las células tumorales con su entorno, y lo más importante, es que se podrán identificar qué pacientes son más susceptibles o resistentes a un tratamiento determinado, permitiendo de este modo desarrollar tratamientos personalizados y más efectivos".

La primera bioimpresión 3D de un tumor completo, activo y viable la logró un equipo de científicos de la Universidad de Tel Aviv en agosto de 2021. Fue de un glioblastoma, el cáncer más letal del sistema nervioso central y que representa la mayor parte de las neoplasias cerebrales. Un año después, en septiembre de 2022, un equipo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) desarrolló un modelo de cáncer de mama gracias a una "biotinta" formada por tejidos de mama de cerdo a los que se les habían extraído las células. y que sirvió de base para el crecimiento de células cancerosas humanas.