Une nouvelle offre de Covance :  l'essai de culture 3 dimensionnel (3D) sur plaque, avec os reconstruit de zPREDICTA® qui reproduit le micro-environnement de la tumeur trouvée dans le myélome, la leucémie myéloïde aiguë et les métastases des tumeurs solides.

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Afin de fournir un modèle plus réfléchi de la manière dont les cellules tumorales réagiraient aux agents de test in vivo, la physiologie des tissus où la tumeur se développe et prolifère doit être récapitulée in vitro. Ce processus a été réalisé en utilisant les matrices tridimensionnelles (3D) spécifiques aux organes de zPREDICTA qui permettent la culture à long terme de cellules de carcinome. Covance et zPREDICTA ont travaillé ensemble pour développer des modèles 3D spécifiques aux tumeurs, basés sur la plateforme de culture cellulaire 3D exclusive de zPREDICTA pour les essais précliniques et les études de recherche de l'industrie biopharmaceutique. Cette présentation des technologies met en avant les caractéristiques du modèle sur os reconstruit (r-Bone).

La croissance des cellules tumorales dans la moelle osseuse est un phénomène fréquent dans les maladies du sang. C'est pour cela que les lignées cellulaires du myélome humain RPMI 8226NCI-H929 et U266B1 ont été utilisées dans des études de preuves de concept. Comme montré dans la figure 1, les cellules du myélome humain U266B1 ont été cultivées dans un milieu de croissance seul (2D) ou dans la matrice r-Bone pendant 4 jours. Alors que la culture 2D est rapidement envahie et que les cellules conservent une morphologie caractérisée par une seule suspension cellulaire, la culture 3D sur r-Bone favorise le développement d'agrégats cellulaires qui prolifèrent en groupes plus grands et plus représentatifs de la morphologie de la tumeur. Ces cultures peuvent être conservées pendant de longues périodes avec une intervention minime du chercheur. 

Figure 1 : culture 2D comparée à la culture 3D sur os reconstruit (r-Bone) des cellules du myélome humain U266B1
Figure 1 : culture 2D comparée à la culture 3D sur os reconstruit (r-Bone) des cellules du myélome humain U266B1

 

La figure 2 montre des images au microscope cryoélectronique de cultures sur r-Bone et sur moelle osseuse ex vivo avec implantation de cellules de cancer du sein métastatique. L'architecture spatiale et physique du stroma de la moelle osseuse est maintenue dans la matrice extracellulaire r-Bone (MEC).  La MEC r-Bone permet la co-culture de cellules tumorales avec des cellules souches mésenchymateuses, des fibroblastes, des cellules lymphoïdes, myéloïdes et CAR-T.

Les cellules peuvent être isolées de la matrice après exposition à l'agent testé et analysées par une application appropriée en aval, telle que la cytométrie en flux, le RNA-Seq ou l'imagerie in situ. Les dosages de cytotoxicité comme CellTiter-Glo®peuvent être réalisés dans un format à haut débit avec le développement réussi des formats de tests à 96 et 384 puits. La plate-forme est compatible avec toutes les classes de médicaments testées, y compris les médicaments biologiques et les petites molécules.

Figure 2 : l'architecture de la matrice extracellulaire de r-Bone est indiscernable des tissus ex vivo
Figure 2 : l'architecture de la matrice extracellulaire de r-Bone est indiscernable des tissus ex vivo

 

Figure 3 : le Bortezomib est la norme de soin pour les myélomes multiples2. Après une culture de 4 jours de cellules NCI-H929, RPMI 8226 et U266B1 sur r-Bone, le Bortezomib a été ajouté et les cellules ont été remises en culture pendant 4 jours supplémentaires. (A) Le réactif CellTiter-Glo® a été ajouté et la luminescence a été quantifiée à l'aide d'un lecteur de plaques d'imagerie Cytation 3 (Biotek Instruments). L'analyse d'ajustement de la courbe non linéaire à quatre paramètres a été normalisée par rapport aux puits traités par le véhicule (n = 3 puits par concentration). (B) Images représentatives des cellules U266B1 dans une culture r-Bone traitées avec le véhicule (0,5 % DMSO) ou 20nM bortezomib. Les flèches rouges indiquent des cellules mortes ou mourrantes dans les groupes de cellules après exposition pendant 72 heures.

Figure 3 : inhibition par Bortezomib de la prolifération des cellules du myélome dans une culture r-Bone culture
Figure 3 : inhibition par Bortezomib de la prolifération des cellules du myélome dans une culture r-Bone culture

 

Le dosage r-Bone constitue une plate-forme potentielle pour l'étude de divers maladies du sang in vitro ainsi que pour la recherche sur les métastases des tumeurs solides, comme les carcinomes du sein ou de la prostate dans la matrice osseuse.

zPREDICTA fournit des modèles de culture cellulaire 3D personnalisés spécifiques aux tumeurs depuis 2014. L'entreprise a développé activement plusieurs matrices spécifiques aux organes pour élargir l'offre préclinique concernant les tumeurs de Covance depuis que nous travaillons ensemble. 

Le sein de souris reconstruit (r-mBreast) et le sein (r-Breast), le poumon (r-Lung), et la prostate (r-Prostate) humains sont actuellement caractérisés et développés. Ces modèles représenteront de nouvelles opportunités d'étude des agents testés sur une plate-forme qui imitera de plus près les microenvironnements tissulaires in vivo sans investir dans des études sur les animaux dès le départ. La possibilité de cribler des bibliothèques chimiques ciblées dans un essai 3D à haut débit devrait être envisagée dans les premiers efforts de découverte.

Pour en savoir plus sur ces essais de modèles 3D et sur la façon dont ils peuvent être utilisés dans vos recherches précliniques en oncologie et en immuno-oncologie, contactez les scientifiques du service d'oncologie préclinique de Covance.

Références

1.      Edmondson R., Broglie J.J., Adcock A.F., Yang L. Three-dimensional cell culture systems and their applications in drug discovery and cell-based biosensors. Assay Drug Dev Technol. 2014;12(4):207–218.

2.      Bortezomib Monograph for Professionals. Drugs.com. Consulté le 13 octobre 2019.