El sistema combina bioimpresión en 3D, imágenes de alta velocidad e inteligencia artificial para rastrear en tiempo real la respuesta de miles de organoides tumorales a distintos fármacos.
Investigadores del UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center desarrollaron una plataforma que integra bioimpresión en 3D, imágenes de fase cuantitativa y análisis de inteligencia artificial para monitorear cómo responden los tumores a distintos tratamientos. El estudio fue publicado en Nature Protocols en colaboración con investigadores de la Universidad de Colorado School of Medicine y el Massey Comprehensive Cancer Center de la Universidad Virginia Commonwealth.
La plataforma utiliza células cancerosas obtenidas directamente de pacientes para generar réplicas microscópicas de tumores en laboratorio, conocidas como organoides, y monitorea de forma continua cómo responden a diferentes fármacos. Para ello, los investigadores emplearon bioimpresión por extrusión para crear estructuras tridimensionales en placas de 96 pozos, embebidas en una matriz extracelular diseñada para formatos de alto rendimiento. Estos organoides se monitorearon mediante imágenes interferométricas de alta velocidad que rastrean cambios en biomasa y dinámica de crecimiento sin necesidad de colorantes ni procedimientos destructivos, lo que permite observar las células durante períodos prolongados sin alterar su comportamiento.
La inteligencia artificial procesa los datos generados mediante segmentación por aprendizaje profundo y rastreo automatizado de respuestas individuales, lo que permite cuantificar la respuesta a los fármacos en miles de organoides de forma simultánea y a resolución de organoide único. Esto ofrece una visión detallada de la heterogeneidad tumoral, es decir, las diferencias en cómo distintas partes de un mismo tumor responden a un tratamiento.
“En lugar de preguntar si un fármaco funciona en promedio para un gran número de células tumorales, ahora podemos determinar qué organoides específicos responden y cuáles no, y en última instancia tener un enfoque para determinar las razones subyacentes de los perfiles de respuesta únicos”, señaló Michael Teitell, director del UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center, profesor de patología y medicina de laboratorio y coautor principal del estudio. “Esto nos permite medir las respuestas a los fármacos en miles de organoides individuales, detectar poblaciones tumorales resistentes poco frecuentes, rastrear el crecimiento y las respuestas al tratamiento a lo largo del tiempo, y predecir mejor qué terapias pueden funcionar para un paciente en particular”.
El protocolo puede completarse en dos semanas o menos y es adaptable a organoides derivados de distintos tipos de células. Según los investigadores, la tecnología apunta hacia un escenario en el que los médicos podrían probar fármacos contra el cáncer en las propias células tumorales del paciente antes de iniciar el tratamiento, lo que permitiría identificar las terapias con mayor probabilidad de ser eficaces, especialmente en cánceres poco frecuentes o de difícil manejo.
