Cultura Celular 3D: Um Novo Horizonte na Pesquisa Biomédica

A cultura celular é uma técnica fundamental na biologia, permitindo que cientistas estudem o comportamento das células fora do corpo humano. Tradicionalmente, essas células são cultivadas em superfícies planas (2D). No entanto, nos últimos anos, a cultura celular tridimensional (3D) tem emergido como uma alternativa mais avançada, oferecendo uma representação mais fiel das interações celulares e do microambiente que as células encontram dentro dos tecidos vivos.

Essa técnica inovadora tem revolucionado a pesquisa biomédica, fornecendo insights mais precisos e aplicações amplas em diversas áreas da saúde como estudos de câncer, descoberta de novas terapias e toxicologia.

As metodologias de cultura celular 3D permitem estudar amostras mais relevantes fisiologicamente, replicando características do tecido original, como morfologia, diferenciação, polaridade, taxa de proliferação, expressão gênica e heterogeneidade celular. [1]

Esferoides e organoides são exemplos de modelos formados através da cultura celular 3D. Entenda a diferença:

Esferoides: são agregados celulares com baixa complexidade estrutural, caracterizados pela ausência de múltiplos tipos celulares e componentes normalmente encontrados no ambiente tecidual natural. [2]

Organoides: são estruturas 3D formadas a partir de células primárias, embrionárias ou células-tronco pluripotentes, com capacidade de auto-organização e autorregeneração, que reproduzem funcionalidades similares às encontradas no tecido original. [3]

CARACTERÍSTICAS DOS ESFEROIDES E ORGANOIDES

Conheça as principais características presentes em esferoides e organoides que resultam em comportamentos celulares mais realistas e relevantes para as pesquisas biomédicas:

· Interações celulares:

A disposição tridimensional das células permite interações mais naturais, estimulando a expressão de E-caderinas na superfície celular, o que promove a adesão célula-célula e torna a estrutura mais compacta. A presença de outros tipos celulares, como células estromais e células imunes, enriquece o modelo, permitindo a interações complexas e representativas através da secreção de fatores de crescimento, moléculas de sinalização ou outras substâncias, apresentando maior representatividade in vitro.[5]

· Matriz extracelular (MEC):

A MEC é essencial para regular atividades celulares como proliferação, diferenciação, migração, adesão e sobrevivência. Ela oferece suporte estrutural e bioquímico às células, sendo composta por colágeno, elastina, glicoproteínas, glicosaminoglicanos e proteoglicanos, além de ser uma fonte de componentes bioquímicos, contendo fatores de crescimento, enzimas e inibidores secretados pelas células. A composição da MEC varia conforme o tecido, e alterações nessa composição estão frequentemente associadas a condições patológicas.[4]

· Gradientes de Concentração:

Assim como nos tecidos, esferoides e organoides podem reproduzir gradientes de concentração de oxigênio, pH e componentes solúveis, como nutrientes e moléculas efetoras, graças à disposição tridimensional das células e à presença de MEC. Esses gradientes afetam o comportamento celular, como motilidade, migração e sinalização e em caso de modelos de tumores pequenos e avasculares, é possível reproduzir um núcleo hipóxico. [3]

APLICAÇÕES MAIS UTILIZADAS EM CULTURA CELULAR 3D

Devido à capacidade de replicar a heterogeneidade e complexidade dos tecidos humanos, os modelos 3D têm sido explorados em diversas aplicações, a quais abrangem desde a pesquisa básica até o desenvolvimento clínico. Além disso, a cultura celular 3D é uma alternativa ética ao uso e dependência de modelos animais.

Embora os testes em animais ainda sejam uma parte crucial da pesquisa biomédica, as culturas 3D oferecem uma alternativa acessível e potencialmente mais precisa, já que replicam as condições humanas de forma mais direta.

Confira algumas das principais áreas de aplicação:

– Modelagem de Doenças: organoides são usados para estudar doenças humanas de forma detalhada, permitindo a observação de processos patológicos em um ambiente controlado. Isso inclui estudos sobre doenças neurodegenerativas, fibrose cística e infecções virais.

– Testes de Fármacos: modelos 3D são ideais para triagem de novos medicamentos, oferecendo uma plataforma robusta para o desenvolvimento de terapias personalizadas. Eles replicam melhor a resistência e a eficácia dos tratamentos em comparação com culturas 2D, sendo especialmente relevante em oncologia. Nestes casos, a resposta do tumor a diferentes terapias pode ser avaliada com maior precisão, uma vez que se replica diferentes regiões de um tumor devido a variações na distribuição de oxigênio ou na acessibilidade a medicamentos.

– Medicina Regenerativa e Engenharia de Tecidos: A cultura 3D é fundamental para a criação de tecidos artificiais que podem ser usados para reparar ou substituir tecidos danificados. Pesquisas com organoides têm explorado o potencial para regeneração de órgãos inteiros no futuro.

– Personalização e Medicina de Precisão: organoides derivados de células de pacientes estão sendo cada vez mais utilizados na medicina de precisão para testar a eficácia de terapias específicas, permitindo tratamentos personalizados baseados nas características individuais do paciente.

– Toxicologia e Segurança: A cultura 3D é usada para testar a toxicidade de novos compostos químicos e farmacêuticos de forma mais eficiente e ética, proporcionando dados mais relevantes para a saúde humana do que os métodos tradicionais.

O PAPEL DA GREINER BIO-ONE NO AVANÇO DA CULTURA CELULAR 3D

Como especialistas no desenvolvimento, produção e distribuição de produtos plásticos para laboratórios, hospitais, universidades, institutos de pesquisa e empresas dos setores

diagnóstico, farmacêutico e biotecnológico, a Greiner Bio-One oferece três principais tecnologias de alta qualidade para o estabelecimento de culturas celulares 3D:

Insertos ThinCert®: suportes com uma membrana porosa na base, que criam uma compartimentalização dupla nos poços da placa de cultura. Disponíveis em diferentes configurações de membrana, esses insertos permitem realizar ensaios de migração e invasão, cocultivo, estudos de transporte/absorção de substâncias através de um epitélio, além do estabelecimento de culturas organotípicas, como a pele.

Produtos Cell-Repellent: frascos e placas com tratamento de superfície que impede a adesão celular, promovendo a formação de esferoides celulares. Esses produtos podem ser utilizados para a cultura de células aderentes e semiaderentes em suspensão, além de contribuir para a formação de estruturas 3D com diferentes metodologias, uma vez que possui placas de poços com fundos planos e redondos.

Cultura Celular 3D Magnética (m3D): tecnologia exclusiva que forma esferoides e organoides de forma fácil e rápida através da magnetização celular e o uso de forças magnéticas. Disponível em versões de 6 a 1536 poços, essa metodologia oferece a praticidade de trabalhar com amostras representativas e sem preocupação.

CONCLUSÃO

A cultura celular 3D representa uma evolução significativa na pesquisa biomédica, oferecendo uma ferramenta poderosa para estudos mais realistas e aplicáveis às condições humanas. Com modelos como esferoides e organoides, cientistas são capazes de explorar o comportamento celular e as respostas a tratamentos em um ambiente que reflete melhor a complexidade dos tecidos vivos. À medida que a tecnologia avança, a cultura 3D continuará a desempenhar um papel crucial no desenvolvimento de terapias inovadoras e no aprimoramento do conhecimento sobre a biologia humana.

Para mais informações:

Departamento de Marketing

T: +55 19 3468 9600

E-Mail: info@br.gbo.com