Plataforma de cultura celular tridimensional baseada em nanocelulose bacteriana: foco em linhagem de melanoma

Abstract

A busca por modelos in vitro, que aproximem seus resultados daqueles esperados em estudos clínicos, revela a necessidade de materiais que permitam a cultura celular tridimensional (3D). A nanocelulose bacteriana (BNC) tem sido usada como suporte celular em vários estudos de engenharia de tecidos. O uso da BNC se deve à estrutura nanofibrosa que permite a criação de um microambiente que suporta a cultura de células. As características da estrutura e poros interligados levam à adesão e proliferação de células animais, permitindo também o transporte de oxigênio e nutrientes. Desenvolveu-se uma nova metodologia para a produção de plataformas esféricas translúcidas sintetizadas por Komagataeibacter hansenii (ATCC 23769) sob condições dinâmicas de cultivo em meio mínimo. A composição química e as propriedades físicas das plataformas foram avaliadas. Em seguida, células de melanoma humano (SK-MEL- 28) foram encapsuladas nas plataformas e avaliadas pela atividade metabólica, morfologia e capacidade de aderir e proliferar nas Esferas Translúcidas de BNC Ocas (BNC-TS-H) e nas Esferas Translúcidas de BNC Compartimentadas (BNC- TS-C) até 3 dias. Ambas plataformas permitiram adesão e proliferação celular, porém, a BNC-TS-H privilegiou a interação célula-célula, enquanto que a BNC-TS-C mostrou interação célula-matriz. Assim, priorizando os estudos de interação célula-matriz, foram realizados os ensaios com maior densidade celular e maior tempo de cultivo (28 dias), utilizando apenas BNC-TS-C. Esses ensaios revelaram flutuações importantes na atividade metabólica, distintos momentos de interação célula-BNC, e por consequência morfologia e expressão gênica. Os resultados sugerem que o microambiente oferecido pelo arranjo das nanofibras de celulose e o espaço delimitado esférico foram responsáveis pelo destino das células tumorais. As plataformas esféricas translúcidas desenvolvidas poderão ser promissoras para cultura tridimensional.

Abstract: The pursuit for in vitro models, which converge expected results in clinical trials, reveals the need for materials that allow 3D cell culture. Bacterial nanocellulose (BNC) has been used as cell support in several tissue engineering studies. The use of BNC is due to the nanofibrous structure, which enables a microenvironment creation that supports cell culture. The characteristics of the structure and also interconnected pores lead to animal cells adhesion and proliferation, providing the transportation of oxygen and nutrients as well. New methodology for the production of translucid spherical platforms synthesized by Komagataeibacter hansenii (ATCC 23769) under dynamic conditions of cultivation in minimal medium was developed. The platforms chemical composition and physical properties were evaluated. Human melanoma cells (SKMEL-28) were encapsulated into the platforms and evaluated by metabolic activity, morphology and their ability on adhering to the Hollow Translucid BNC Spheres (BNC-TS-H) and Compartmentalized Translucid BNC Spheres (BNC-TS-C) up to 3 days. Both platforms allowed cell adhesion and proliferation, however BNC-TS-H favored cell-cell interaction, while BNC-TS-C presented cell-matrix interaction. Thus, prioritizing cell-matrix studies, higher cell density and longer culture time (28 days) assays were performed using only BNCTS- C. The former assays showed important variation on the metabolic activity, different interaction moments between cell and BNC, and consequently morphology and gene expression. The results suggest the microenvironment offered by cellulose nanofibers arrangement and bounded spherical space were responsible for the fate of tumor cells. The developed translucid spherical platforms may be promising for tridimensional culture.