3D spheroid model of cancer cells to explore the chemoresistance and cell culture responses to anticancer drugs, by fluorescence microscopy
Creators: name: Μπαμπανάτση, Στέλλα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: 3D
Σφαιροειδή
Μικροσκοπία φθορισμού
Spheroids
Fluorescence microscopy

description: Despite advancements in the domains of research and therapies, cancer still ranks as one of the deadliest diseases in the world and the second most prevalent cause of death in the United States. It is a genetic disorder brought on by mutations in genes that regulate cellular processes, including cell growth and division. A cell may grow into a neoplastic cell if it develops a number of mutations in its genome that are not fixed by repair or elimination mechanisms. The fast rate of cell proliferation may result in the development of a tumor and the formation of a primary tumor site, from which cancer cells may escape and enter the bloodstream and attach to distant organs to form secondary tumor sites (metastasis). Chemotherapy, radiation, and surgery have historically been the three main therapeutic approaches used to treat cancer. However, in the majority of instances, radiation or surgical removal alone is unable to control the metastatic locations. For this reason, standard pharmacological medicines are used in clinical routine as well. In the present study HDAC inhibitors were studied, as they have gained strong attention in anticancer drug research, particularly in combination treatments to provoke terminal differentiation and apoptosis of cancer cells. Numerous models have developed over the past 20 years to better represent the tumor microenvironment. These include the creation of two- or three-dimensional cancer cell cultures in vitro that try to mimie the in vivo circumstances of tumor formation. A tumor's biological properties and its surroundings can be accurately simulated and mimicked in 3D cultures. In this study, a 3D cell culture model using spheroids will be established to explore the effect of anticancer drugs such as HDAC inhibitors or cisplatin on the cancer spheroid, particularly the core of a 3D spheroid culture model. Spheroids will be incubated in U-shaped microplates, treated with different drug combinations and stained with fluorescent live/dead markers to perform fluorescence microscopy. A focus of analysis will be kinetic analysis of drug effects from the outside to the inside of the spheroids (peripheral zone to core of the spheroid).
description: Παρά τις εξελίξεις στους τομείς της έρευνας και των θεραπειών, ο καρκίνος εξακολουθεί να κατατάσσεται ως μία από τις πιο θανατηφόρες ασθένειες στον κόσμο και η δεύτερη πιο διαδεδομένη αιτία θανάτου στις Ηνωμένες Πολιτείες. Είναι μια γενετική διαταραχή που προκαλείται από μεταλλάξεις σε γονίδια που ρυθμίζουν τις κυτταρικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρικής ανάπτυξης και διαίρεσης. Ένα κύτταρο μπορεί να αναπτυχθεί σε νεοπλασματικό κύτταρο εάν αναπτύξει έναν αριθμό μεταλλάξεων στο γονιδίωμά του που δεν διορθώνονται με μηχανισμούς επιδιόρθωσης ή εξάλειψης. Ο γρήγορος ρυθμός πολλαπλασιασμού των κυττάρων μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός όγκου και στο σχηματισμό μιας θέσης πρωτοπαθούς όγκου, από την οποία τα καρκινικά κύτταρα μπορεί να διαφύγουν και να εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος και να προσκολληθούν σε μακρινά όργανα για να σχηματίσουν δευτερεύουσες θέσεις όγκου (μετάσταση). Η χημειοθεραπεία, η ακτινοβολία και η χειρουργική ήταν ιστορικά οι τρεις κύριες θεραπευτικές προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του καρκίνου. Ωστόσο, στην πλειονότητα των περιπτώσεων, η ακτινοβολία ή η χειρουργική αφαίρεση από μόνη της δεν είναι σε θέση να ελέγξει τις μεταστατικές θέσεις. Για το λόγο αυτό, τα τυπικά φαρμακολογικά φάρμακα χρησιμοποιούνται και στην κλινική ρουτίνα. Στην παρούσα μελέτη μελετήθηκαν οι αναστολείς HDAC, καθώς έχουν κερδίσει μεγάλη προσοχή στην έρευνα αντικαρκινικών φαρμάκων, ιδιαίτερα σε συνδυαστικές θεραπείες για την πρόκληση τερματικής διαφοροποίησης και απόπτωσης των καρκινικών κυττάρων. Πολλά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία 20 χρόνια για την καλύτερη αναπαράσταση του μικροπεριβάλλοντος του όγκου. Αυτές περιλαμβάνουν τη δημιουργία δισδιάστατων ή τρισδιάστατων καρκινικών κυττάρων in vitro που προσπαθούν να μιμηθούν τις in vivo συνθήκες σχηματισμού όγκου. Οι βιολογικές ιδιότητες ενός όγκου και το περιβάλλον του μπορούν να προσομοιωθούν με ακρίβεια και να μιμηθούν σε τρισδιάστατες καλλιέργειες. Σε αυτή τη μελέτη, θα καθιερωθεί ένα μοντέλο τρισδιάστατης κυτταρικής καλλιέργειας που χρησιμοποιεί σφαιροειδή για να διερευνήσει την επίδραση αντικαρκινικών φαρμάκων όπως οι αναστολείς HDAC ή η σισπλατίνη στο σφαιροειδές του καρκίνου, ιδιαίτερα στον πυρήνα ενός μοντέλου τρισδιάστατης σφαιροειδούς καλλιέργειας. Τα σφαιροειδή θα επωαστούν σε μικροπλάκες σχήματος U, θα υποβληθούν σε επεξεργασία με διαφορετικούς συνδυασμούς φαρμάκων και θα χρωματιστούν με φθορίζοντες ζωντανούς/νεκρούς δείκτες για την εκτέλεση μικροσκοπίας φθορισμού. Το επίκεντρο της ανάλυσης θα είναι η κινητική ανάλυση των επιδράσεων του φαρμάκου από το εξωτερικό προς το εσωτερικό των σφαιροειδών (περιφερειακή ζώνη έως τον πυρήνα του σφαιροειδούς).