Синтетические клеточные каркасы с электропрядением не только более пригодны для исследования рака, чем клетки животных, но и могут заменить испытания на животных.
В области исследований рака набирает популярность идея о том, что ученые могут остановить рост рака, изменив среду, в которой делятся раковые клетки. Основной способ, которым исследователи проверяли эту теорию, – проводить эксперименты на животных.
Исследования Смиты Рао по созданию клеточных каркасов нацелены на замену испытаний на животных в исследованиях рака на синтетические материалы с электропрядением.
Рао, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Технологическом университете Мичигана, недавно опубликовал в журнале IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology «Спроектированные трехмерные каркасы, модулирующие судьбу клеток рака груди с использованием жесткости и связанной с морфологией клеточной адгезии».
Соавторы Рао – докторант Самерендер Ханумантарао, магистрантка Кэролинн Ку и студентка Бреннан Вогл, все студенты факультета биомедицинской инженерии Мичиганского технологического института.
Стандартизация с помощью синтетических материалов
Когда клетки растут внутри тела, им требуется нечто, известное как внеклеточный матрикс (ВКМ), на котором они могут расти, точно так же, как хорошо построенный дом требует прочного фундамента. Чтобы изучить, как клетки растут на ECM, исследователям необходимо откуда-то получить матрицы.
Изменяя напряжение, при котором вращается полимер, исследователи могут изменять форму каркасов, будь то сотовые, сетчатые или выровненные. Команда Рао недавно опубликовала в журнале Royal Chemistry Society Advances о манипулировании электрическими полями для достижения различных моделей каркасов. Команда Рао работает с Dipole Materials, чтобы изучить возможность расширения этого процесса.
Рао и ее коллеги-исследователи использовали четыре разные клеточные линии для проверки эффективности электроспрядных каркасов: 184B5, которая является нормальной тканью груди, в качестве контроля; MCF-7, аденокарцинома груди; MCF10AneoT, линия предраковых клеток; и MDA-MB-231, тройная отрицательная метастатическая аденокарцинома, очень трудно диагностируемый рак.
«Мы можем изучить, почему и как метастазируют раковые клетки», – сказал Рао. «Мы можем понять в настоящей трехмерной системе, почему дометастатические клетки становятся метастатическими, и предоставить инструменты другим исследователям для изучения сигнальных путей, которые меняются между предзлокачественными и злокачественными клетками.”
Возможности для будущих исследований
Кроме того, в ходе исследования была обнаружена информация для другой области исследования: в каком типе клеточной среды лучше всего растут злокачественные раковые клетки? Группа Рао обнаружила, что трижды отрицательные клетки рака молочной железы предпочитают сотовые каркасы, в то время как клетки аденокарциномы предпочитают сетчатые каркасы, а предраковые клетки предпочитают выровненные каркасы. В будущем ученые, возможно, смогут спроектировать клеточные каркасы – жесткость, структуру и форму – чтобы сделать область вокруг опухоли в теле человека гораздо менее благоприятным местом для роста раковых клеток.