Mnohobunkové nádorové sféroidy a extracelulárna matrix 3D modelov

Mnohobunkové nádorové sféroidy predstavujú teda štruktúry pozostávajúce z rovnakých alebo rôznych buniek (najčastejšie nádorové bunky v ko-kultivácii so stromálnymi bunkami). Z hľadiska spôsobu prípravy a biologických rozdielov ich delíme do 4 základných skupín:

1. Mnohobunkový nádorový sféroidný model (MCTS) - po 1.krát bol opísaný na začiatku 70. rokov. Ide o model pripravený z rôznych rakovinových bunkových línií v neadherentných podmienkach.

2. Tumorosféry - model pripravovaný proliferáciou rakovinových kmeňových buniek (CSC) v médiu bez séra s prídavkom rastových faktorov.

3. Sféry vytvorené z nádorového tkaniva (TDTSs)

4. Organotypické mnohobunkové sféroidy (OMSs)- pripravované z mechanicky disociovaného a narezaného nádorového tkanivá 

Napriek tomu, že tieto 4 základné modely sa dosť na seba podobajú, každý z nich sa vyznačuje špecifickým vnútorným prostredím a podmienkami. Je preto veľmi dôležité si vybrať vhodný 3D sféroidný model v závislosti od výskumného cieľa a typu rakoviny. Význam týchto 3D modelov vo výskume rakoviny je hlavne pri objasňovaní procesov chemorezistencie, rádiorezistencie, tumorogenicity, či metastázovania.

Extracelulárna matrix 3D modelov

Nádory predstavujú heterogénne tkanivo, v rámci ktorého sa nachádzajú okrem nádorových buniek aj tzv. bunky asociované s nádorom, kde patria fibroblasty, endotelové bunky, pericyty, bunky IS ale aj rôznorodá skupina ECM komponentov (kolagén, kyselina hyaluronová alebo elastín). Je dokázané, že viaceré in vivo nádory exprimujú veľké množstvo kolagénu typu I a že jeho denzita pozitívne koreluje s rastom a metastázami napr. mamárnych nádorov.

Extracelulárna matrix predstavuje medzibunkovú hmotu produkovanú bunkami, ktorá umožňuje nielen uchytenie buniek ale podieľa sa aj na medzibunkovej komunikácii. Má nezastupiteľnú úlohu v bunkovej diferenciácií, poskytuje základ pre bunkové správanie, identitu a funkciu.

Najznámejšie a najviac používané proteíny ECM pre in vitro modely sú proteíny laminín a kolagén, zo sacharidov sú to glykozaminoglykány (GAGs), ako je chondroitinsulfát atď. Medzi komerčné vyrábané gély za účelom imitácie ECM patrí Matrigel, Extracel alebo Algimatrix. Kontakt nádorových buniek s bunkami ECM indukuje signálnu transdukciu, výsledkom ktorej môže byť prežívanie alebo bunková smrť nádorových buniek. Interakcie nádorových buniek s ECM nádoroveho mikroprostredia má výrazný vplyv aj na účinnosť chemoterapeutík.

Okrem toho, komplexnosť a denzita ECM dokáže značne ovplyvniť prestupovanie a účinnosť testovaného lieku do nádorového tkaniva. Z toho vyplýva, že tak ako nádorové bunky, aj samotné ECM môže predstavovať rovnako účinný terapeutický cieľ protinádorových liečiv. Pochopenie zložitých interakcií medzi nádorom a ECM je kľúčom k úspešným liečebným prístupom, čo sa najviac využíva pri dizajnovaní liekov inhibujúcich procesy metastázovania.

Aj keď 3D in vitro modely modelujú situáciu in vivo oveľa vernejšie, je dôležité poznamenať, že 3D systémy predsa len majú svoje limity a nevystihujú komplexné správanie rakovinových buniek úplne presne.