Trend in der Krebsforschung: 3D-Zellkulturen

Ermutigende Fortschritte im Kampf gegen Krebs liefern neue Ansätze für die Krebsforschung. Eine Methode, die sowohl Neugier als auch Begeisterung weckt, ist die 3D-Zellkultur.

Hilary Sherman, leitende Wissenschaftlerin für Anwendungen bei Corning Life Sciences, bestätigt dies: „3D-Zellkulturen ermöglichen es Forschern, relevantere Modelle wie Organoide zu schaffen, die weitaus besser den Patienten widerspiegeln als in 2D gewachsene Kulturen,“ erläutert sie. „Bessere Modelle helfen, bessere Daten zu erzeugen, was zu besseren Behandlungen führt.“

Was ist 3D-Zellkultur?

Die meisten in vitro Krebsmodelle basieren auf unsterblichen Krebszelllinien, die als herkömmliche 2D-Zellkulturen wachsen. Dies hat jedoch Einschränkungen, wie die Unfähigkeit, die Geometrie eines Tumors nachzubilden, und oft spiegelt es das Tumormikromilieu nicht angemessen wider.

Bei 3D-Modellen wachsen die Zellen in Clustern (Sphäroiden) oder in Kombinationen mit anderen Zellen und bilden so eine in vitro Annäherung an die normale Gewebearchitektur (Organoide). Weitere physiologisch relevante Krebsmodelle umfassen Organ-on-a-Chip (OoC)-Konstrukte, die Organoide mit Mikrofluidik kombinieren, um Mini-Körpersysteme nachzubilden. Weitere Verbesserungen der 3D-Zellkultur beinhalten das Bioprinting von Organoiden, bei dem Forscher präzise dreidimensionale Modelle aufbauen können, um lebende Gewebe nachzubilden.

Wie passt die 3D-Zellkultur in die neue Krebsforschung?

Laut Sherman eignet sich die 3D-Zellkultur hervorragend für die Erforschung neuer Trends in der Krebstherapie, da sie die in vivo-Bedingungen besonders gut nachbilden kann. „Ich denke, das wichtigste Merkmal der Krebsforschung ist, das physiologisch relevanteste Modell zu erzeugen, um das reale Leben möglichst genau nachzubilden,“ erklärt sie.

Das Feedback ihrer Kunden überzeugt Sherman davon, dass die 3D-Zellkultur-Technologie für die neue Krebsforschung unverzichtbar ist. „Was mich am meisten fasziniert, ist, dass Forscher immer wieder Ähnlichkeiten in den histologischen Merkmalen zwischen Patientenbiopsien und den daraus abgeleiteten kultivierten Organoiden zeigen,“ bemerkt sie. „Es gibt mittlerweile auch viele Studien, die zeigen, wie vorhersehbar diese Organoide bei der Bestimmung der Patientenreaktion auf die Behandlung sind.“

Mit der 3D-Zellkultur ermöglicht diese Annäherung an die normale Gewebearchitektur Krebsmodelle, die sich physiologisch relevant verhalten. Die neue Krebsforschung kann nun beobachten, wie sich der Tumor in situ, umgeben von Stützzellen, verhält, die oft Wachstum, Medikamentenreaktionen und das Immunsystem des Wirts beeinflussen. Mit der Organ-on-a-Chip-Technologie kann das Screening auf Medikamententoxizität zudem die Wirkung auf Tumoren sowie auf andere Körpersysteme wie die Leber aufzeigen.

Sherman merkt auch an, dass die 3D-Zellkultur im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen Zeit und Kosten spart. „Letztlich geht es darum, welche Werkzeuge dem Anwender helfen, ein Modell zu erstellen, das in vivo möglichst genau widerspiegelt, und gleichzeitig die Ziele der Experimente in Bezug auf Reproduzierbarkeit, Kosten und Durchsatz zu erreichen,“ beobachtet sie.

Zukünftige Entwicklungen der 3D-Zellkultur in der Krebsforschung und Modellierung

Sherman erklärt: „Es gibt derzeit viel Interesse an personalisierter Medizin. Wir wissen, dass Patienten bei einigen Krebsarten sehr unterschiedlich auf Medikamente reagieren. Die Idee, die eigenen Zellen eines Patienten zu züchten, um die beste Behandlung für diese Person zu bestimmen, ist sehr vielversprechend.“

Da Organoide patientenbasiert sind, profitieren auch unterrepräsentierte Bevölkerungsgruppen von diagnostischen und klinischen Untersuchungen.

Zwar ist es immer schwierig, die Zukunft vorherzusagen, doch die Fortschritte in der 3D-Zellkultur-Technologie und neue Trends in der Krebstherapie erleichtern die Vorhersage zukünftiger Anforderungen an Krebsmodelle.

„Ich denke, dass die nächsten Entwicklungen fortschrittlichere und reproduzierbare Organoid-Modelle sein werden,“ sagt Sherman. „Dies könnte darauf abzielen, die Behandlung noch individueller zu gestalten oder umfangreichere Bibliotheken zur Medikamententestung zu schaffen, um besser zu verstehen, wie Medikamente auf unterschiedliche Bevölkerungsgruppen wirken können.“

Um dies zu verwirklichen, liefert Corning weiterhin modernste Werkzeuge für die 3D-Zellkultur – wie die Matrigel® Matrix für die Organoid-Kultur und spheroidale Mikrotiterplatten – und arbeitet an neuen Entwicklungen in der Krebsforschung.

Weitere Informationen

Dieser Blogbeitrag entstand mit freundlicher Unterstützung der Firma Corning. Quelle aller Bilder: Corning

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