Des recherches basées sur la bio-ingénierie développée à l'Institut Oswaldo Cruz (IOC / Fiocruz) ouvrir des possibilités innovantes dans la recherche de traitements pour Cancer et Maladie de Chagas. Les études ont comme point de départ la création de cultures cellulaires à trois dimensions (3D), appelé sphéroïdes ou organoïdes, capables de reproduire les caractéristiques des tissus biologiques.
Le cancer et la maladie de Chagas sont ciblés par des recherches avec cette technologie. Parmi les derniers résultats, il y a le développement d'un modèle pour les tests de thérapies contre le cancer personnalisés appelées chimiogramme tumorale. Il existe également un travail qui indique le potentiel d'un médicament pour traiter la fibrose cardiaque associée à une infection parasitaire Trypanosoma cruzi, provoquant une maladie de Chagas.
« L'expertise en bio-ingénierie tissulaire est un avantage pour les études sur la réponse thérapeutique et les mécanismes physiopathogènes. Les sphéroïdes reproduisent ce qui se produit dans le tissu in vivo de la réalité qu'une culture de cellules bidimensionnelles », explique le chercheur de la virologie en laboratoire et parasitologie moléculaire et le vice-réalisateur actuel de la recherche, du développement technologique et de l'innovation. IOC / Fiocruz, Luciana Garzoni, qui est à la tête des études.
Thérapie personnalisée
Le projet de développement du chimiogramme tumoral a dix ans en 2025. L'initiative a commencé en 2015, lors de la recherche doctorale s'est développée dans le programme de troisième cycle en biologie cellulaire et moléculaire de l'IOC / Fiocruz par l'étudiant postdoctoral actuel de l'Institut Laura Lacerda Coelho, sous la supervision de Luciana.
Pour le test, les organoïdes tumoraux sont produits en laboratoire à partir de cellules isolées de fragments de tumeurs. Placés dans des plaques de culture, ces cellules se réorganisent spontanément dans des structures à trois dimensions, formant des microtumors.
Alors qu'ils reproduisent les caractéristiques tumorales morphologiques et fonctionnelles, ils peuvent être utilisés pour évaluer la puissance d'action de différents médicaments, soulignant ceux qui ont de meilleures performances contre la tumeur spécifique des patients.
Selon le chercheur, l'objectif est de permettre une thérapie personnalisée à la recherche d'un traitement plus efficace. « Le test est une avancée dans le contexte de l'oncologie translationnelle, qui cherche à appliquer les progrès de la recherche fondamentale pour résoudre les défis dans le diagnostic et le traitement du cancer. Bien que deux patients aient le même cancer, la façon dont chaque tumeur répond à la thérapie peut varier. Dans ce scénario, la proposition de chimiogramme tumorale est, à partir du détail du patient.
Selon le chercheur, la méthodologie pour la production du chimiogramme tumoral a été testée sur des tests précliniques à l'aide de cellules recueillies directement à partir de tumeurs animales, considérées comme des modèles expérimentaux. Il a également été validé avec des souches tumorales humaines, qui sont isolées des patients et adaptées pour croître continuellement en laboratoire. Ces intrants sont fournis par des sociétés spécialisées et largement utilisées dans la recherche.
L'innovation a atteint un niveau de maturité technologique 6 (TRL 6), démontrant un prototype totalement fonctionnel. « Pour aller de l'avant dans la technologie, nous devons commencer des tests à grande échelle dans des conditions de bonnes pratiques de laboratoire (BPL), qui se feront dans la première moitié de 2025, en utilisant des cellules collectées à partir de tumeurs des patients », explique le chercheur.
Récemment, le groupe a publié une étude basée sur cette méthodologie, qui a reproduit en laboratoire le processus de métastases tumorales du sein, qui se produit lorsque le cancer se propage à travers le corps.
Divulgation Dans la revue scientifique Biology, l'étude a montré que le modèle 3D reproduit la migration des cellules tumorales et le changement d'expression des protéines pour le début du processus métastatique, similaire à ce qui se produit chez les tumeurs chez les patients.
« Les cellules épithéliales des sphéroïdes acquièrent des caractéristiques mésenchymateuses, devenant capables de migrer et de se détacher de la tumeur. C'est l'un des processus impliqués dans le développement de métastases, lorsque les cellules tumorales sont établies dans d'autres tissus. Ainsi, nous avons un excellent modèle pour évaluer de nouveaux médicaments antimestatiques », explique Luciana.
Les travaux comprenaient des tests avec le médicament doxorubicine, qui est souvent utilisé dans le traitement du cancer du sein et qui a eu un effet antimestatique important, inhibant la transition de l'épithélium-master et la migration des cellules tumorales.
Dans le CIO / Fiocruz, l'œuvre a été associée à des scientifiques des Laboratoires Innovations Therapies, Teaching and Bioproducts; Recherche sur le thymus; Pathologie; et épidémiologie des malformations congénitales. Des chercheurs participants de la Fluminense Federal University (UFF) et du National Cancer Institute (INCA).
Selon le chercheur, la prochaine étape consiste à avancer dans l'étude clinique de la caractérisation du chimiogramme tumoral en tant que prédicteur de la réponse thérapeutique, dans un environnement qui simule les conditions réelles d'utilisation, qui est prévue dans le projet postdoctoral développé par la biologiste Gabriela Vieira.
Découvertes en mini -thin
En plus de la recherche sur le cancer, les études sur la maladie de Chagas ont évolué à partir d'essais organoïdes. Dans ce type d'étude, l'un des principaux avantages du modèle à trois dimensions est de reproduire le processus de fibrose et d'hypertrophie qui affecte le muscle cardiaque dans la forme chronique de la maladie de Chagas, comme indiqué précédemment dans les articles scientifiques publiés par le groupe.
Chez environ 30% des patients, la présence du parasite et le processus inflammatoire persistant dans le cœur endommagent le muscle cardiaque, ce qui conduit au développement de la fibrose, avec la production de cicatrices. Une guérison excessive provoque des modifications de l'architecture des tissus cardiaques, altérant son fonctionnement et peut causer des problèmes tels que l'arythmie et l'insuffisance cardiaque.
Pour mieux comprendre ce processus et rechercher de nouvelles thérapies, les chercheurs ont développé un modèle organoïde appelé minicration, formé par les cellules cardiaques. Avec la forme sphérique, les organes cardiaques sont des cultures de cellules 3D capables de contraction spontanée et d'interactions cellulaires et moléculaires similaires à celles observées dans le muscle cardiaque.
«Lorsque nous avons infecté les minications de T. cruzi, nous pouvons reproduire le processus de fibrose non seulement au niveau moléculaire mais structurel. Cela vous permet de tester les composés pour essayer de bloquer ou d'inverser ce processus», explique Luciana.
Dans des expériences avec des mini-miniations infectées par T. cruzi, le groupe a déjà identifié des composés ayant une activité antifibrotique. Les recherches les plus récentes ont été menées par la biomédicale Clara Seydel, sous la direction de Luciana, lors du maître du programme de troisième cycle en biologie cellulaire et moléculaire du CIO / Fiocruz. Au travail, un résultat positif a été observé avec un médicament, qui a pu réduire l'hypertrophie et l'expression des protéines impliquées dans la fibrose des tissus cardiaques.
« Ces résultats suggèrent que le modèle a un grand potentiel pour l'étude des nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement de la fibrose cardiaque dans la maladie de Chagas », explique Luciana. Le chercheur ajoute que l'utilisation clinique des médicaments déjà testées dépend toujours des autres étapes de recherche, y compris des tests sur les animaux et les patients.
De plus, les minimales peuvent contribuer à des études sur la formation des vaisseaux sanguins cardiaques, car les scientifiques ont montré que les organoïdes produits avec les cellules souches mésenchymateuses et les cellules endothéliales développent des vaisseaux sanguins, indiquant un potentiel d'études dans le domaine de la cardiologie translationnelle. (Avec des informations de l'agence Fiocruz)
