Los modelos tridimensionales (3D) para el estudio del cáncer como esferoides y organoides son sistemas avanzados que permiten recrear de manera más realista las condiciones de un tumor en el laboratorio. A diferencia de los cultivos celulares bidimensionales (2D), donde las células crecen en una superficie plana, los modelos 3D simulan lo que ocurre en los tejidos en los cuales el tumor se origina.
Recientemente, una nueva tecnología 3D, permite encapsular las células tumorales en microesferas de hidrogel, simulando el ambiente físico y químico del tumor, incluyendo la presión, la falta de oxígeno y nutrientes. Esto permite que las células se comporten de manera más similar a como lo harían dentro de un tumor real, ayudando a estudiar su malignidad y respuesta a tratamientos.
Nicolás Tobar Bächler, Ingeniero en Biotecnología Molecular y académico del Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA) de la Universidad de Chile, se ha especializado en la investigación del cáncer. Doctorado en Nutrición y Alimentos, su trabajo ha estado enfocado en el estudio del desarrollo tumoral asociado a nutrición, inicialmente utilizando modelos de cultivos celulares bidimensionales (2D) y trabajo con moscas (Drosophila melanogaster), especialmente en cáncer de mama. Sin embargo, Tobar buscó avanzar en modelos tridimensionales (3D) que reproduzcan mejor las condiciones de un tumor real, ya que los cultivos 2D no reflejan adecuadamente el entorno tumoral.
En su interés por la tecnología 3D, Tobar obtuvo una Beca Chile de postdoctorado internacional de la ANID, para especializarse en el grupo de la Dra. Christine Selhuber-Unkel del Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials (IMSEAM) de la Universidad de Heidelberg, Alemania. En este instituto, que forma parte de un prestigioso cluster de excelencia (“3D Matter Made to Order”), Tobar pudo aprender y desarrollar técnicas avanzadas en estos modelos, denominados “tumores artificiales”. Este sistema ideado por el Dr. Aldo Leal-Egaña permite capturar células tumorales dentro de microesferas de polímero biocompatible, creando un ambiente que imita el estrés mecánico y la falta de oxígeno y nutrientes que experimentan las células dentro de un tumor.
“El IMSEAM pertenece a un clúster de excelencia, lo que significa que cuenta con financiamiento permanente y acceso a tecnología de última generación para la investigación. Ellos están en la frontera del conocimiento, creando lo que viene. Tienen la disponibilidad de recursos para probar, ensayar y hacer”, señala Tobar, de regreso en el INTA, sobre su experiencia.
Tobar añade que el avance tecnológico que representan los modelos 3D es clave “porque los tumores, como los de cáncer mamario, son entidades rígidas con una matriz extracelular densa, lo que genera condiciones adversas como falta de oxígeno y glucosa. Estas condiciones son las que hacen que se expresen todas las propiedades de malignidad de la célula. El uso de modelos tridimensionales en lugar de los tradicionales 2D nos permitirá estudiar estos procesos con mayor precisión y comprender mejor cómo se desarrollan los tumores”.
La incorporación de esta tecnología en el INTA permitirá estudiar, entre otras cosas, el impacto de dietas obesogénicas y condiciones metabólicas como la hiperglicemia en el desarrollo de tumores. Tobar también planea utilizar muestras de tumores reales de pacientes para analizar cómo responden las células tumorales a diferentes condiciones, como la variación en los niveles de glucosa o grasas, e incluso evaluar compuestos bioactivos que puedan revertir características malignas de las células tumorales. Así, la tecnología 3D también podría ayudar a sustituir modelos animales por biopsias humanas.
Los estudios epidemiológicos indican que una parte significativa de los cánceres se desarrollan debido a factores ambientales y metabólicos. “No necesariamente todas las personas obesas van a desarrollar tumores, pero se sabe que existe una asociación y predisposición. Comprender mejor esta relación podría ayudar a desarrollar estrategias de prevención y tratamientos más efectivos”, concluye Tobar.