Ver en profundidad para mapear las interacciones célula-biomaterial a través de imágenes de hoja de luz de montaje...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Modelos de tejidos en 3D
• Ciencia de los biomateriales

Sus antecedentes:

• Los modelos in vitro que utilizan andamios de matriz extracelular descelularizada (dECM) tienen como objetivo imitar la complejidad del tejido in vivo para la investigación de enfermedades.
• Las técnicas de imagen actual luchan con la opacidad, el grosor y la heterogeneidad de los andamios dECM, lo que limita el análisis cuantitativo de los procesos celulares.
• Los métodos de preparación de muestras de sacrificio reducen la información espacialmente relevante, lo que dificulta la comprensión integral de los tejidos diseñados en 3D.

Objetivo del estudio:

• Optimizar los protocolos de imagen y análisis ópticos para la evaluación cuantitativa de los modelos dECM, superando las limitaciones de los métodos actuales.
• Demostrar un caso de uso en microambientes de cáncer diseñados in vitro, específicamente para modelar metástasis hepáticas.
• Para permitir el análisis detallado de la arquitectura del andamio y el comportamiento celular dentro de los andamios 3D dECM.

Principales métodos:

• Clarificación combinada de tejidos y etiquetado de células para microscopía de fluorescencia volumétrica óptima (LSFM) de andamios dECM.
• Desarrolló nuevos algoritmos de análisis de imágenes para la cuantificación precisa de la porosidad del andamio y la ocupación y migración celular a nivel de una sola célula.
• Se aplicaron imágenes y análisis automatizados de LSFM a biomatrices dECM derivadas del hígado porcino recelularizadas con esferoides de cáncer colorrectal.

Principales resultados:

• Se obtuvieron imágenes y se analizaron con éxito los cambios celulares dentro de andamios dECM opacos con alta resolución y profundidad.
• Aumento cuantificado del número de células en biomatrices dECM durante 3 a 5 días y pérdida celular detectada en modelos tratados con oxaliplatino.
• Demostró la capacidad de resolver cambios clave en la proliferación de células cancerosas, la invasión y la respuesta terapéutica dentro del modelo 3D.

Conclusiones:

• La imagen óptima de LSFM y el análisis computacional proporcionan un poderoso conjunto de herramientas para la evaluación cuantitativa de modelos in vitro basados en dECM.
• Los métodos desarrollados superan importantes desafíos de imagen inherentes a andamios biológicos gruesos y opacos.
• Este enfoque facilita el descubrimiento mecanicista y terapéutico en enfermedades complejas como la metástasis hepática del cáncer colorrectal y se puede aplicar ampliamente a varios modelos de dECM.