Influência da angiogênese em sistemas de modelos de câncer in vitro

Influência da angiogênese em sistemas de modelos de câncer in vitro

O processo de recrutamento de vasos sanguíneos para um tumor local é conhecido como angiogênese tumoral, e é considerada um componente crítico da progressão do tumor1. Terapias anti-angiogênicas foram desenvolvidas, devido ao papel crítico que a vasculatura desempenha na progressão do tumor e metástase, no entanto, o sucesso clínico obtido ainda foi modesto para o tratamento da doença2. Os modelos in vivo são atualmente considerados padrão ouro para testar potenciais terapias contra o câncer, pois fornecem todos os componentes relevantes do microambiente tumoral e processos fisiológicos necessários para avaliar a segurança e eficácia do medicamento3. No entanto, a representação precisa da tumorogênese humana, além da complexidade do microambiente in vivo e sua análise, limitam a utilidade desses modelos para testes terapêuticos2. Modelos in vitro oferecem simplicidade de design e facilidade de interpretação dos resultados, no entanto, há necessidade de desenvolvimento de modelos in vitro que reduzam a complexidade associada a modelos in vivo, ao mesmo tempo em que incorporem elementos do tumor suficientes para imitar comportamentos tumorais de interesse.

Após o esclarecimento da importância do microambiente extracelular na progressão do tumor4, houve o desenvolvimento de modelos de câncer 3D in vitro que incorporam características relevantes do microambiente tumoral. Em 2D, é difícil alcançar a organização fisiológica, polarização e funções celulares vistas em 3D, o que pode ser atribuído a diferenças observadas na proliferação celular, expressão gênica, e ativação da via de sinalização5. Respostas à terapia também mostraram diferir entre sistemas de cultura 2D e 3D, com evidências crescentes apoiando a diminuição da sensibilidade aos quimioterápicos em sistemas de cultura 3D6. Os processos vasculares têm sido estudados in vitro por muitos pesquisadores nas últimas décadas para avaliar a indução e inibição da vascularização por diferentes moléculas desempenhando um papel importante na capacidade dos pesquisadores para estudar e compreender a angiogênese.

Os ensaios mais comuns incluem proliferação, migração e invasão, cultura de órgãos e formação de tubos7, contagem de células, imunocoloração para marcadores de proliferação, ensaios de síntese de DNA, ensaios de atividade metabólica e tecnologias de medição de ATP8. A partir de 1980, foi observado que todos os tipos de células endoteliais podem formar estruturas tubulares espontaneamente in vitro, iniciando assim uso generalizado do ensaio de formação de tubo endotelial em Matrigel, que promove a formação de redes dentro de 24 h de semeadura9. Em termos de escolha de materiais para vascularização 3D construções, sistemas de materiais naturais e sintéticos têm sido usados, no entanto, uma das principais limitações da adaptação de ensaios de angiogênese in vitro para uso na pesquisa de angiogênese tumoral é a profunda diferença entre a vasculatura tumoral, irregular e, a vasculatura normal10. Abordagens atuais para o desenvolvimento in vitro de modelos de angiogênese tumoral foram revisados e categorizados em: interações 2D célula-célula, migração de células endoteliais 2D e 3D, vasculogênese tumoral 2D e 3D, angiogênese tumoral 3D e célula tumoral em sistemas microfluídicos. Modelos futuros devem esforçar-se para imitar as características da vasculatura do tumor e muitos outros estímulos ainda podem ser explorados. Esta revisão explora o progresso recente em câncer e modelos vasculares in vitro e como podem ser aplicados ao desenvolvimento de modelos de angiogênese tumoral.

Autores: Angela Maria Martins e  Bruno Lopes Gonçalves Rocha

Revisão e responsávelda disciplina: Graziela Domingues de Almeida Lima

Coordenação do projeto de extensão: Juciano Gasparotto

Referências
Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation, Cell 144 (2011) 646–674.
Eklund L., Bry M., Alitalo K. Mouse models for studying angiogenesis and lymphangiogenesis in cancer, Mol. Oncol. 7 (2013) 259–282.
Staton C.A., Reed M.W.R., Brown N.J. A critical analysis of current in vitro and in vivo angiogenesis assays, Int. J. Exp. Pathol. 90 (2009) 195–221.
Mintz B., Illmensee K. Normal genetically mosaic mice produced from malignant teratocarcinoma cells, Proc. Natl. Acad. Sci. 72 (1975) 3585–3589.
McCaffrey L.M., Macara I.G. Epithelial organization, cell polarity and tumorigenesis, Trends Cell Biol. 21 (2011) 727–735.
Chwalek K., Bray L.J., Werner C. Tissue-engineered 3D tumor angiogenesis models : potential technologies for anti-cancer drug discovery, Adv. Drug Deliv. Rev. 79–80 (2014) 30–39.
Eccles S.A. et al. In vitro assays for endothelial cell functions related to angiogenesis: proliferation, motility, tubular differentiation, and proteolysis, Angiogenes. Protoc. 2008, pp. 159–181.
Crouch,S.P., et al. The use of ATP bioluminescence as a measure of cell proliferation and cytotoxicity, J. Immunol. Methods 160 (1993) 81–88.
Ponce M.L. Tube formation: an in vitro matrigel angiogenesis assay, in: S. Martin, C. Murray (Eds.), Methods Mol. Biol. Angiogenes. Protoc, 2nd ed.Humana Press, New York 2009, pp. 183–188.
Tobia C., Sena G.D.E., Presta M., Zebrafish embryo, a tool to study tumor angiogenesis, Int. J. Dev. Biol. 55 (2011) 505–509.