Bioengineering the tumour microenvironment in vitro: insights into tumour progression, and therapy response
| Promotie: | M.A.M. (Monieb) Ahmed |
| Wanneer: | 25 februari 2025 |
| Aanvang: | 11:00 |
| Promotors: | prof. dr. A.P. (Anika) Nagelkerke, prof. dr. E.M.J. (Sabeth) Verpoorte |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Bio-engineering van de tumoromgeving
Vaste tumoren bevinden zich binnen een dynamische en heterogene micro-omgeving die wordt gevormd door fysisch-chemische gradiënten en die het metabolisme, de proliferatie, de invasie en de therapierespons van tumorcellen beïnvloeden. Deze thesis van Monieb Ahmed presenteert geavanceerde in vitro modellen die ontworpen zijn om essentiële kenmerken van de tumor micro-omgeving (TME) na te bootsen, waaronder zuurstof- en nutriëntgradiënten, evenals fysische signalen. Door gebruik te maken van micromilling en melt electrowriting bieden deze modellen fysiologisch relevante platforms voor het bestuderen van tumorprogressie en therapierespons.
Drie modellen werden ontwikkeld: een spheroid-on-a-chip systeem om tumorherstel en repopulatie na herhaalde blootstelling aan chemotherapie te onderzoeken, een microfluïdisch apparaat om zuurstofgradiënten te simuleren, en een hybride 3D-scaffoldsysteem om tumorcelmigratie te bestuderen. De resultaten toonden aan dat tumorcellen verschillende adaptieve mechanismen ondergaan tijdens herstel na chemotherapie, waarbij de moleculaire respons varieert afhankelijk van de blootstellingsduur en hersteltijd, wat suggereert dat tumorcelplasticiteit een cruciale factor is in therapieresistentie.
In het microfluïdische model creëerden tumorcellen zuurstofgradiënten, hoewel uitdagingen zoals verticale gradiënten en vertraagde vorming werden waargenomen. Collageenconcentratie en celdichtheid beïnvloedden de zuurstofverdeling, waarbij hogere matrixdichtheden hypoxie-achtige omstandigheden induceerden. Het scaffold-gebaseerde systeem onthulde onderscheidende migratiepatronen, waarbij MDA-MB-231 cellen leider-volger dynamiek vertoonden, terwijl T47D cellen collectieve beweging met sterke cel-cel adhesie lieten zien. Het model toonde ook aan dat de scaffoldarchitectuur en matrixstijfheid de tumorcelmotiliteit reguleerden en het invasiepotentieel beïnvloedden.
Gezamenlijk bieden deze modellen inzichten in tumorcelplasticiteit, migratie en therapieresistentie en vormen ze waardevolle platforms voor het bestuderen van kankerprogressie en het ontwikkelen van gerichte therapieën die tumoradaptatie benutten.