Un clusteroide es un método para producir cultivos celulares en 3D que se desarrolló por primera vez en 2019. [1] Los clusteroides no se cultivan como verdaderos esferoides, sino como densos grupos de células en un sistema acuoso de dos fases de emulsión Pickering agua en agua. Las células se encapsulan mezclando dos soluciones acuosas que contienen polímeros incompatibles: una solución de óxido de polietileno (PEO) como fase continua y una solución de dextrano (DEX) como fase dispersa , utilizando proteína de suero como estabilizador. [1] [2] Los clusteoides como modelo in vitro son más precisos para las complejidades del modelo in vivo y no son tan susceptibles a algunos de los problemas que presentan los cultivos 2D, por ejemplo; Un gran problema en el cultivo de células como monocapa 2D es la confluencia, ya que la mayoría de las líneas celulares utilizadas en la investigación tienden a disminuir en crecimiento y salud por encima del 80% debido a la competencia entre las células por los nutrientes y el oxígeno en sus medios de crecimiento. [3] Un problema único en los clusteroides no vascularizados es la formación de núcleos necróticos; Como los nutrientes y el oxígeno no pueden difundirse hacia el centro del clusteroide sin que otras células los absorban, las células del interior mueren de hambre y posteriormente mueren. Esta formación de núcleo necrótico es similar a la de los tumores sólidos mal vascularizados. [4] [5]
Los clusteroides de cocultivo son clusteroides que se componen de múltiples líneas o tipos celulares diferentes. [2] [6]
La fase DEX que contiene células y la fase PEO que contiene partículas de proteína de suero se emulsionan, encapsulando las células en una plantilla de emulsión de agua en agua DEX-PEO estabilizada por partículas de proteína de suero. Luego se agrega PEO adicional para expulsar el agua de la fase DEX, lo que provoca una contracción osmótica de las gotitas de dextrano ricas en células. La tensión interfacial entre las dos fases empaqueta las células en clusteroides tisulares. Luego se rompe la emulsión mediante dilución con medios de cultivo y luego se añade el agente gelificante alginato de sodio y una solución de cloruro de calcio para formar un hidrogel . Luego, los clusteroides se incuban en el gel durante hasta 7 días para formar tejidos u organoides . Finalmente el gel se revierte a forma líquida mediante la alginato liasa . [7] [1]
Los clusteroides de cocultivo se han utilizado en la investigación de la angiogénesis ; Los clusteroides vascularizados no desarrollan una formación de núcleo necrótico ya que los vasos creados permiten que se produzca la perfusión de nutrientes y oxígeno en el centro del clusteroid, evitando la muerte celular. [2] La angiogénesis se inicia mediante factores de crecimiento proangiogénicos, como el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) , que es exógeno o secretado por células dentro del clusteroide, dependiendo de las células cultivadas. Los clusteroides demuestran la formación de tubos y vasos in vitro . [6] El uso de clusteroides de cocultivo en lugar de cultivar por separado conduce a una mayor expresión de genes relacionados con la angiogénesis, lo que demuestra un impacto de la heterogeneidad en el cáncer [1]