Descubra como esse modelo está transformando a Pesquisa e a Indústria
O cultivo de células em modelos tridimensionais (3D) está ganhando destaque em diversas áreas de pesquisa e indústria. Essa abordagem permite mimetizar a estrutura dos tecidos e proporcionar um microambiente mais semelhante ao in vivo, essencial para estudar o comportamento normal dos tecidos, mecanismos de doenças e gerar resultados mais preditivos. Isso tem sido especialmente importante em testes in vitro, principalmente na toxicologia, onde questões éticas sobre o uso de animais em testes de cosméticos impulsionaram o desenvolvimento de modelos alternativos.
Na oncologia, os modelos 3D já são usados há mais tempo. Modelos simples, como os esferoides, conseguem simular o microambiente tumoral, apresentando características chave como a heterogeneidade celular e interações célula-célula e célula-matriz. Estas são fundamentais para a progressão do tumor e resistência a drogas, tornando os modelos 3D essenciais nos ensaios de triagem de novas drogas antitumorais e em triagens de alto rendimento (high-throughput screening). Além disso, os modelos de organoides derivados de pacientes, que são modelos obtidos a partir das células extraídas da biópsia do paciente, estão sendo implementados para o estabelecimento de uma medicina personalizada. Nesse caso, os organoides são utilizados para a triagem da escolha da medicação de tratamento do paciente, levando em consideração as características intrínsecas de cada indivíduo.
Mas você sabia que os modelos 3D também estão ganhando espaço na produção de produtos biotecnológicos e na medicina regenerativa?
A interação que o modelo de cultivo 3D possibilita entre as células e entre as células com a Matriz Extracelular (MEC) permite que as células façam interações complexas com as células adjacentes, recebendo e transmitindo sinais. Uma das formas das células se comunicarem é através de vesículas extracelulares (VEs). Estudos mostram que VEs derivadas de cultura 3D possuem maior potencial terapêutico e eficiência de secreção do que as derivadas de cultura 2D. Os exossomos são um subconjunto de VE de tamanho nanométrico, capazes de transportar substâncias bioativas, como lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. Estes são considerados excelentes veículos para drug-delivery. Comparados à terapia com células-tronco, os exossomos oferecem uma alternativa segura, evitando problemas como a formação de êmbolos e imunogenicidade.
Pesquisas mostram que exossomos de culturas 3D, especialmente em células de câncer gástrico, apresentam maior concentração de miRNA e rendem mais exossomos com melhor eficiência de coleta. Um estudo de Yu et al. (2022) em um modelo de rato com lesão cerebral traumática demonstrou que exossomos de culturas 3D aumentaram a osteogênese e estimularam melhor a migração e proliferação celular, além de inibir a apoptose. Isso faz com que a produção padronizada e em larga escala de exossomos seja um dos usos mais fascinantes das culturas 3D.
Como podemos ver, a cultura de células 3D aprimora diversas áreas da biotecnologia, ganhando cada vez mais espaço em pesquisa, desenvolvimento e inovação. No Banco de Células do Rio de Janeiro, estamos comprometidos com a inovação e a formação de recursos humanos na área de cultura de células. Por isso, há um ano lançamos o Curso de Cultura de Células 3D, capacitando mais de 70 profissionais em apenas 4 edições.
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Referências
Rawat S, Sharma Y, Majood M, Mohanty S. 3D Culturing of Stem Cells: An Emerging Technique for Advancing Fundamental Research in Regenerative Medicine. Possibilities and Limitations in Current Translational Stem Cell Research. IntechOpen; 2023. Disponível em: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.109671
C. Millan, L. Prause, Q. Vallmajo-Martin, N. Hensky, D. Eberli, Extracellular Vesicles from 3D Engineered Microtissues Harbor Disease-Related Cargo Absent in EVs from 2D Cultures. Adv. Healthcare Mater. 2022, 11, 2002067. https://doi.org/10.1002/adhm.202002067
Yu W, Li S, Guan X, Zhang N, Xie X, Zhang K, Bai Y. Higher yield and enhanced therapeutic effects of exosomes derived from MSCs in hydrogel-assisted 3D culture system for bone regeneration. Biomater Adv. 2022 Feb; 133:112646. doi: 10.1016/j.msec.2022.112646. Epub 2022 Jan 7. PMID: 35067433.
