Review on biofabrication and applications of heterogeneous tumor models

Abstract

Resolving the origin and development of tumor heterogeneity has proven to be a crucial challenge in cancer research. In vitro tumor models have been widely used for both scientific and clinical research. Currently, tumor models based on 2D cell culture, animal models, and 3D cell‐laden constructs are widely used. Heterogeneous tumor models, which consist of more than one cell type and mimic cell–cell as well as cell–matrix interactions, are attracting increasing attention. Heterogeneous tumor models can serve as pathological models to study the microenvironment and tumor development such as tumorigenesis, invasiveness, and malignancy. They also provide disease models for drug screening and personalized therapy. In this review, the current techniques, models, and oncological applications regarding 3D heterogeneous tumor models are summarized and discussed.

Single Cell Bioprinting with Ultrashort Laser Pulses

“…The fabrication of 3D tissue substitutes will improve the treatment of lesions caused by injuries or diseases, as well as age related tissue degeneration. [1][2][3][4] Additionally, it has the potential of providing more relevant 3D test systems for drug development [1,[4][5][6] and new insights into how cells interact with their environment and with one another. [3,7,8] In vivo, cells receive multiple biological, chemical, and physical stimuli from allow selectively targeting and manipulating individual cells, based on, for example, fluorescent markers, and positioning them arbitrarily with subcellular precision on a target surface or cell scaffold.…”

Análise comparativa de diferentes sistemas de cultivo tridimensionais para estabelecimento de um modelo >i<in vitro >/i<de câncer de bexiga para ensaios de eficácia terapêutica

“…De acordo com o estudo realizado pela Associação da Indústria Farmacêutica de Pesquisa (Interfarma), o Sistema Único de Saúde (SUS) no Brasil chegou a gastar 4,7 bilhões de reais em tratamentos contra o câncer no ano de 2017 (IQVIA, 2017). Os principais tratamentos disponíveis hoje são a radioterapia (uso de radiação para eliminar as células tumorais); a quimioterapia (administração de compostos com ação antineoplásica); as terapias-alvo (compostos direcionados a moléculas específicas do tumor que direcionam a ação do fármaco); e a cirurgia de ressecção (remoção do tecido tumoral do organismo) (LIU et al, 2019). Dentre eles, a quimioterapia é a abordagem mais utilizada desde 1940 (CHABNER & ROBERTS, 2005).…”

“…O desenvolvimento de novos fármacos é um processo bastante complexo e de alto custo (LIU et al, 2019). Esse processo pode ser divido em 4 estágios principais:…”

“…Por essa razão, esses modelos são amplamente utilizados em estudos pré-clínicos para avaliar o potencial terapêutico de novos candidatos a fármacos antineoplásicos. Os animais são capazes de fornecer o microambiente heterogêneo necessário para o desenvolvimento dos tumores, uma vez que podem oferecer uma matriz extracelular (MEC) natural com células estromais e fatores de crescimento, além de um sistema vascularizado (LIU et al, 2019). O modelo experimental mais utilizado são os camundongos, devido ao fato de as linhagens serem altamente padronizadas, possuírem características conhecidas e monitoradas após várias gerações, além de compartilharem similaridades genéticas e fisiológicas com os humanos (HANN & BALMAIN, 2001).…”

“…Alguns estudos mostram concordância destes com experimentos realizados em modelos in vivo (PALLADINI et al, 2010). As vantagens dessa abordagem são o alto controle dos parâmetros e a alta eficiência, no entanto, a alta complexidade da fisiologia dos tumores ainda dificulta a construção de modelos computacionais heterogêneos, e o conhecimento insuficiente dos mecanismos da tumorigênese pode resultar em modelagens inadequadas (LIU et al, 2019). Muitos trabalhos têm focado na melhora dos parâmetros de robustez dos modelos in silico que possuem potencial para revolucionar no futuro a maneira como os ensaios biológicos são realizados.…”