Establecimiento simple de un nicho de médula ósea osteogénica vascularizada utilizando hidrogeles de poli(etilenglicol) (PEG) prefabricados en una microplaca de imágenes

El hueso y la médula ósea son órganos altamente vascularizados y estructuralmente complejos, y son sitios para el cáncer y la formación de metástasis. Los modelos in vitro que recapitulan las funciones específicas de la médula ósea y ósea, incluida la vascularización, que son compatibles con el cribado farmacológico son altamente deseables. Tales modelos pueden cerrar la brecha entre los modelos bidimensionales (2D) in vitro simplistas y estructuralmente irrelevantes y los modelos in vivo más caros y éticamente desafiantes. Este artículo describe un ensayo de cocultivo tridimensional (3D) controlable basado en matrices de poli(etilenglicol) (PEG) diseñadas para la generación de nichos vascularizados de médula ósea osteogénica. El diseño de la matriz PEG permite el desarrollo de cultivos celulares 3D a través de un simple paso de siembra celular que no requiere encapsulación, lo que permite el desarrollo de sistemas complejos de cocultivo. Además, las matrices son transparentes y están prefabricadas en placas de imagen de 96 pocillos con fondo de vidrio, lo que hace que el sistema sea adecuado para microscopía. Para el ensayo descrito aquí, las células estromales mesenquimales derivadas de la médula ósea humana (hBM-MSC) se cultivan primero hasta que se forma una red de células 3D suficientemente desarrollada. Posteriormente, se agregan células endoteliales de la vena umbilical humana que expresan GFP (HUVECs). El desarrollo del cultivo es seguido por microscopía de campo claro y fluorescencia. La presencia de la red hBM-MSC apoya la formación de estructuras vasculares que de otro modo no se formarían y que permanecen estables durante al menos 7 días. La extensión de la formación de redes vasculares se puede cuantificar fácilmente. Este modelo se puede ajustar hacia un nicho osteogénico de médula ósea complementando el medio de cultivo con proteína morfogenética ósea 2 (BMP-2), que promueve la diferenciación osteogénica de las hBM-MSC, según lo evaluado por el aumento de la actividad de la fosfatasa alcalina (ALP) en el día 4 y el día 7 del cocultivo. Este modelo celular se puede utilizar como una plataforma para cultivar varias células cancerosas y estudiar cómo interactúan con nichos vasculares específicos de hueso y médula ósea. Además, es adecuado para la automatización y los análisis de alto contenido, lo que significa que permitiría la detección de medicamentos contra el cáncer en condiciones de cultivo altamente reproducibles.