“É hora de começar a transição de cultura de células 2D para 3D?”
“É hora de começar a transição de cultura de células 2D para 3D?”
O artigo intitulado “É hora de começar a transição de cultura de células 2D para 3D?” é um artigo de revisão pelos autores Caleb Jensen e Young Teng, com o objetivo de comparar as culturas celulares bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D), as diferentes técnicas de cultura 3D, suas aplicações atuais e futuras e limitações. A engenharia de tecidos permite que diversas técnicas vêm sido desenvolvidas para o cultivo de células em 3D, com diferentes aplicações e vantagens, as quais consistem em técnicas sem suporte (gotas de suspenção, levitação magnética e esferoides em placas com baixa fixação) e técnicas com suporte (fibras de vidro hidrofílicas, hidrogel, organoides e material polimérico). Esses suportes são sintetizados por técnicas como liofilização e impressão 3D. O avanço dessas técnicas também permitiu o desenvolvimento de sistemas microfluídicos, que mimetizam a vascularização in vitro, apresentando maior controle do microambiente e gradientes químicos, bem como a possibilidade de visualizar os processos dessas células em tempo real; e consequente criação dos “órgãos-em-chip” sistemas mais complexos que replicam melhor as relações entre tecidos e até mesmo múltiplos órgãos. Dessa forma, tornando as análises bioquímica, genética, metabólicas e respostas a estímulos, como drogas e toxinas, mais próximas ao que de fato acontece no organismo.
As culturas 3D permitem mimetizar in vitro o microambiente celular in vivo, o que é limitado nas culturas 2D, dessa forma, a morfologia celular, a disponibilidade de nutrientes entre as células, a interação célula-célula e célula-ambiente são diferentes entre as culturas 2D e 3D. Essas diferenças, culminam em alterações em diversos processos celulares, como proliferação, diferenciação, sobrevivência, adesão, migração, vias de sinalização e expressão gênica. Tornando assim, a resposta aos efeitos e toxicidade dos fármacos, mais precisas em 3D, sendo uma melhor ferramenta para descobrimento de novos medicamentos, aumentando a taxa de sucesso destes nas fases clínicas dos testes.
Outra aplicabilidade das culturas 3D é a produção de células-tronco para terapia celular e regeneração tecidual, uma vez que as células-tronco mesenquimais esferoides diferem das culturas 2D em diversos aspectos como: aumento da secreção de citocinas, melhor resposta antioxidante e anti-inflamatória e maiores efeitos de reparação, regeneração e angiogênese. O desenvolvimento dessas técnicas é promissor para o transplante de órgãos, estudo e tratamento de doenças genéticas e neurodegenerativas e tratamento de paciente para paciente, por meio de um biobanco dos esferoides celulares. A cultura de células 3D também vem sendo muito utilizada para o desenvolvimento de modelos tumorais (esferoides tumorais multicelulares e “tumores-em-chip”), uma vez que as culturas 2D são incapazes de mimetizar a complexidade do microambiente tumoral e sua fisiopatologia, gerando respostas imprecisas as terapias antitumorais, como a imunoterapia.
Nas culturas 3D o comportamento do sistema imune contra as células tumorais é bem semelhante aos modelos in vivo, sendo uma ferramenta promissora para estudo de imunoterapias, além de vias de sinalização tumorais e fármacos antineoplásicos para diferentes tipos tumorais. Em suma, as culturas 3D por mimetizarem melhor os microambientes celulares e seus processos fisiológicos, apresentam resultados mais precisos na descoberta de novos fármacos/ terapias e é uma alternativa para diminuição do uso de modelos animais. Apesar de apresentar um maior custo, dificuldade na reprodutibilidade dos sistemas e sensibilidade dos sistemas, o desenvolvimento de novas metodologias pode diminuir estas limitações e permitir novos avanços como as terapias de paciente para paciente e transplante de órgãos pelas culturas 3D (Jensen, C.; Teng, Y., 2020).
Autoras: Júlia Louise Moreira Nacif e Lays Fernandes Mesquita
Revisão e responsável da disciplina: Graziela Domingues de Almeida Lima
Coordenação do projeto de extensão: Juciano Gasparotto
Referências
JENSEN C, TENG Y. Is It Time to Start Transitioning From 2D to 3D Cell Culture?. Front Mol Biosci, v. 7, n. 33, 2020.