Estudio de la viabilidad de células de mieloma múltiple cultivadas en entornos tridimensionales biomiméticos de médula ósea

Abstract

[ES] Actualmente la producción de modelos de médula ósea tridimensionales supone un reto en el campo de la ingeniería tisular ya que permitiría el avance hacia tratamientos personalizados en pacientes de mieloma múltiple y otras enfermedades. En este proyecto se ha desarrollado un microgel biomimético para reproducir el entorno 3D de la médula ósea in vitro. El objetivo principal ha sido la obtención del microgel, su funcionalización con biomoléculas de la matriz extracelular y la evaluación de la biocompatibilidad del sistema propuesto con técnicas de cultivo celular. El microgel está formado por microesferas poliméricas de acrilato de etilo, metacrilato de etilo, dimetilacrilato de etilenglicol y ácido acrílico. Mediante microscopía electrónica de barrido se han caracterizado las microesferas poliméricas, analizándose su tamaño y morfología. Con el objetivo de generar una plataforma biomimética para las células de mieloma múltiple, las microesferas poliméricas han sido funcionalizadas en su superficie con ácido hialurónico, biomolécula presente de forma natural en la matriz extracelular de la médula ósea. Una vez injertadas, las microesferas funcionalizadas han sido caracterizadas, mediante técnicas espectroscópicas, para asegurar la incorporación de ácido hialurónico. Para evaluar la viabilidad y proliferación celular en el material, se han realizado dos tipos de ensayos (LIVE/DEAD y cuantificación del DNA) con la línea celular de mieloma múltiple U266, previamente caracterizada a través de microscopía y citometría de flujo. Con el ensayo LIVE/DEAD se ha determinado que el microgel es biocompatible ya que no afecta a la viabilidad celular de forma negativa. Mientras que con la cuantificación del DNA se ha demostrado que las células proliferan in vitro hasta 6 días de cultivo. Por lo que se ha mantenido la viabilidad y proliferación celular durante los 6 días de ensayo. En definitiva, el microgel supone un sistema tridimensional de cultivo in vitro que es capaz de sostener la viabilidad de las células del mieloma múltiple, la posibilidad de injertar la superficie de las microesferas componentes específicos de la matriz extracelular, como el ácido hialurónico abre la puerta a mimetizar las condiciones de la médula ósea. Por ende, se ha conseguido fabricar un modelo muy prometedor para el estudio de la medicina personalizada en pacientes de mieloma múltiple.

[EN] Currently the production of three-dimensional bone marrow models is a challenge in the field of tissue engineering because would allow the advancement towards personalized treatments in patients with multiple myeloma and other diseases. In this project a biomimetic microgel has been developed to reproduce the 3D environment of the bone marrow in vitro. The main objective has been the obtaining of the microgel, its functionalization with biomolecules of the extracellular matrix and the evaluation of the biocompatibility of the proposed system with cell culture techniques. The microgel is formed by polymeric microspheres of ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethylene glycol dimethylacrylate and acrylic acid. By means of scanning electron microscopy, the polymeric microspheres have been characterized to analyse their size and morphology. In order to generate a biomimetic platform for multiple myeloma cells, the polymeric microspheres have been functionalized on their surface with hyaluronic acid, a biomolecule naturally present in the extracellular matrix of the bone marrow. Once grafted, the functionalized microspheres have been characterized, by means of spectroscopic techniques, to ensure the incorporation of hyaluronic acid. To evaluate the viability and cell proliferation in the material, two types of tests (LIVE / DEAD and DNA quantification) were performed with the cell line U266, previously characterized through microscopy and flow cytometry. With the LIVE / DEAD assay, it has been determined that the microgel is biocompatible since it does not affect cell viability negatively. While with the quantification of the DNA it has been demonstrated that the cells proliferate in vitro until 6 days of culture. Therefore, cell viability and proliferation have been maintained during the 6 days of testing. In short, the microgel involves a three-dimensional system of in vitro culture that is capable of sustaining the viability of multiple myeloma cells, the possibility of grafting the surface of the microspheres specific components of the extracellular matrix, as hyaluronic acid opens the door to mimic the conditions of the bone marrow. Consequently, a promising model for the study of personalized medicine in patients with multiple myeloma has been produced.