ENGINEERINGNET.BE - Bij metastase breken kankercellen los van waar ze zich voor het eerst vormden, waarna ze door het bloed- of lymfesysteem reizen, en nieuwe tumoren in andere lichaamsdelen vormen.
“We konden niet dit hele proces nabootsen op onze cancer-on-a-chip. Dus we concentreerden ons op de eerste stap van metastase omdat er weinig over bekend is”, zegt promovendus Mohammad Jouybar van TU Eindhoven.
Het onderzoeksteam koos voor het modelleren van borstkanker omdat dit veel voorkomt. De eerste stap is het laten groeien van elementen op zo'n chip.
De kankercellen bevinden zich in een microkanaal in de chip, dat het borstkanaal nabootst. De omringende hydrogel bootst het structurele weefsel na en de aangrenzende microkanalen de kleine bloedvaten.
Jouybar fabriceerde de cirkelvormige dwarsdoorsnedekanalen op een chip, een vergelijkbare geometrie die wordt aangetroffen in menselijke bloedvaten. Daarna kon hij de stroming door deze kanalen variëren om het effect van diverse soorten stromen op bloed- of lymfevatencellen te bestuderen.
“In een van onze onderzoeken heb ik aangetoond dat de stroomsnelheid een effect heeft op de oriëntatie van cellen die de bloed- of lymfevaten bekleden die we op de chip laten groeien. De chip is 2-3 vierkante centimeter groot, maar de vaten hebben een diameter van tientallen tot honderden micrometers. Net als de minuscule vaatjes in het weefsel dat we willen bestuderen.”
Het model laten groeien om levend weefsel na te bootsen, is een uitdaging op zich. “We hadden verschillende componenten in het model: de borstspieren, het omliggende weefsel en de bloedvaten. De truc is om het bouwen van die elementen te compartimenteren”, zegt Jouybar.
“We gebruikten de faciliteiten in onze laboratoria, zoals een femtosecond-laser en 3D-suikerprinten, om de cirkelvormige geometrieën van de bloedvaten te bouwen. Ook moesten we ervoor zorgen dat de gefabriceerde reservoirs volledig werkten om de modellen aan te sluiten op de pompen voor de bloedstroom of voor het uitwisselen van kweekmedia.”
In samenwerking met Amsterdam UMC heeft Jouybar ook een eenvoudiger model ontwikkeld, waarbij een microkanaal in hydrogel is gemaakt met behulp van een dunne acupunctuurnaald.
"We voegden lymfekankercellen en fibroblasten toe aan een hydrogelmatrix. Daarna kweekten we het lymfatische microvat, bekleed met lymfatische endotheelcellen, in de hydrogel. Met dit model hebben we onderzocht hoe de specifieke fibroblasten en lymfatische cellen van donoren de bewegingen van kankercellen in en rond lymfevaten beïnvloeden.”
Beide modellen helpen om te begrijpen wat er op een fundamenteel niveau gebeurt. Dit kan helpen om te bestuderen welke soorten medicijnen de belangrijkste mechanismen van kanker kunnen beïnvloeden.
