Tecnologie di imaging medico e bioprinting per migliorare il trattamento dei tumori cerebrali da glioblastoma aggressivo

Un team congiunto di ricercatori della Rensselaer, della Northwestern University e della Icahn School of Medicine del Monte Sinai ha sviluppato una metodologia che potrebbe migliorare il trattamento dei tumori cerebrali da glioblastoma aggressivo. Il processo, che combina tecnologie di imaging medico e bioprinting , può aiutare gli scienziati a comprendere meglio la complessa struttura del tipo di tumore.

I glioblastomi stanno rapidamente sviluppando tumori maligni nel cervello costituiti da molti diversi tipi di cellule, il che li rende difficili da trattare. Oggi, il trattamento del glioblastoma comporta in genere una combinazione di chirurgia, radioterapia e chemioterapia. Anche allora, il trattamento porta solo a una sopravvivenza media di 11-15 mesi.

Il nuovo processo sperimentato dal gruppo di ricerca consente una maggiore comprensione di ciò che accade nel corpo quando sono presenti cellule di glioblastoma grazie all’uso di un modello di cellule tumorali bioprintate 3D.

“È necessario comprendere la biologia e la complessità del glioblastoma”, ha spiegato Xavier Intes, professore di ingegneria biomedica presso Rensselaer e condirettore del suo Center for Modeling, Simulation and Imaging for Medicine (CeMSIM). “Ciò che è noto è che i glioblastomi sono molto complessi in termini di trucco e questo può differire da paziente a paziente.”

Lavorando insieme, i membri del team interdisciplinare hanno sviluppato bioink da cellule tumorali di origine paziente e le hanno stampate con una rete integrata di vasi sanguigni. Il modello 3D è stato quindi lasciato maturare, consentendo ai ricercatori di studiarlo nel corso di diversi mesi.

La rete vascolare nel modello bioprintato ha anche permesso al team di iniettare terapie, come il farmaco chemioterapico Temozolomide, per testare la loro efficacia. Il trattamento dei tumori del glioblastoma è stato in genere una sfida a causa della barriera emato-encefalica, che impedisce alle tossine e alla maggior parte delle altre sostanze, come i farmaci, di raggiungere il cervello.

Il modello bioprinted 3D ha permesso al team di replicare questo ostacolo per ottenere una comprensione più accurata dell’efficacia di un farmaco prima di somministrarlo direttamente al paziente. Come ha spiegato Intes: “Questa è la parte unica del bioprinting che è stata molto potente. È più vicino a ciò che accadrebbe in vivo. “

La nuova metodologia si estende oltre la fase di bioprinting, in quanto il team ha utilizzato una tecnica di imaging specializzata per verificare se i terapeutici raggiungevano le cellule del glioblastoma una volta iniettate nel modello bioprintato. Il processo di imaging è progettato per acquisire una rapida successione di immagini del tessuto bioprintato a livello cellulare attraverso il plexiglass del contenitore del modello. Il processo di imaging utilizza anche una quantità minima di luce per ridurre il danno cellulare. Secondo Intes, l’approccio è più efficace della microscopia a fluorescenza nel consentire loro di vedere come le cellule crescono o sono influenzate dal farmaco.

In linea di principio, questa metodologia di bioprinting e imaging potrebbe consentire ai professionisti medici di determinare l’efficacia di più farmaci contemporaneamente. Tuttavia, a causa dell’aggressività del tumore cerebrale nei pazienti, l’approccio di bioprinting non è abbastanza veloce da essere applicato per studiare l’efficacia individuale di determinati farmaci su base paziente per paziente.

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