Modelo de esferóide de melanoma 3D para o desenvolvimento de biomarcadores de positrônio

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7648 (2023) Citar este artigo

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Foi demonstrado recentemente que a imagem de positrônio recém-inventada pode ser usada para melhorar o diagnóstico do câncer, fornecendo informações adicionais sobre a patologia do tecido em relação ao valor de captação padronizado atualmente disponível na tomografia por emissão de pósitrons (PET). A imagem de positrônio utiliza as propriedades dos átomos de positrônio, que são construídos a partir dos elétrons e pósitrons produzidos no corpo durante os exames de PET. Nossa hipótese é que a imagem de positrônio seria sensível à discriminação in vitro de estruturas tridimensionais semelhantes a tumores (esferoides) construídas a partir de linhagens de células de melanoma com diferentes atividades cancerígenas e propriedades biológicas. O tempo de vida do orto-positrônio (o-Ps) foi avaliado em esferoides de melanoma de duas linhagens celulares (WM266-4 e WM115) diferindo quanto ao estágio de malignidade. Adicionalmente, consideramos parâmetros como número de células, tamanho do esferoide e malignidade do melanoma para avaliar sua relação com o tempo de vida do o-Ps. Demonstramos resultados piloto para medição de tempo de vida o-Ps em esferoides livres de matriz extracelular. Com a significância estatística de dois desvios padrão, demonstramos que quanto maior o grau de malignidade e a taxa de proliferação de células neoplásicas, menor o tempo de vida do ortopositrônio. Em particular, observamos as seguintes indicações encorajando pesquisas adicionais: (i) esferóides WM266-4 caracterizados por uma taxa de proliferação e malignidade mais altas mostraram um tempo de vida o-Ps mais curto do que esferóides WM115 caracterizados por uma taxa de crescimento mais baixa. (ii) Ambas as linhas celulares mostraram uma diminuição no tempo de vida de o-Ps após a geração de esferoides no dia 8 em comparação com o dia 4 em cultura, e o tempo de vida médio de o-Ps foi maior para esferoides formados a partir de células WM115 do que para aqueles formados a partir de WM266 -4 células, independentemente da idade do esferóide. Os resultados deste estudo revelaram que o positrônio é um biomarcador promissor que pode ser aplicado em diagnósticos de PET para a avaliação do grau de malignidade do câncer.

Nas últimas décadas, culturas de células tridimensionais (3D) têm sido amplamente utilizadas como modelos in vitro, que podem preencher a lacuna entre as condições celulares in vitro e in vivo1. A comparação da cultura de células 3D com uma monocamada celular revelou algumas características fisiológicas e morfológicas específicas, como interações célula-a-célula e célula-matriz, sinalização celular, proliferação e necrose. Ao contrário de uma cultura de células em monocamada, um esferoide 3D é um modelo apropriado para imitar o ambiente real de células tumorais e a taxa de difusão de nutrientes entre as células. Os esferoides tumorais multicelulares permitem estudar o mecanismo bioquímico de crescimento celular, reações enzimáticas e várias modalidades de tratamento2,3,4,5.

O melanoma é um tipo prevalente de câncer de pele que foi classificado como um dos cânceres mais letais. O melanoma, como o câncer mais letal, é uma doença multifatorial na qual tanto a suscetibilidade genética quanto a exposição ambiental, predominantemente à luz ultravioleta, desempenham papéis importantes6. Os fatores de risco ambientais apontados para o câncer de melanoma são a exposição à radiação solar ultravioleta (UVB) e queimaduras solares (UVA). A irradiação UVB causa danos diretos ao DNA, o que leva a quebras na cadeia de DNA. UVB também promove a sobrevivência de células de melanoma, angiogênese e invasão devido ao aumento da penetração de macrófagos e neutrófilos nas células da pele. A UVA causa danos ao DNA através da produção de radicais livres, que induzem o estresse oxidativo nos melanócitos. O risco de melanoma também pode estar associado a mutações hereditárias e mutações somáticas, mas a tendência genética é responsável por apenas um pequeno número de casos. Como a eficácia do tratamento do melanoma em estágios avançados é baixa, há uma necessidade constante de desenvolvimento de novas terapias direcionadas, imunoterapia e terapias combinadas7 (fig. 1).