Identification of changes in biomarkers relevant for breast cancer biology occurring in a novel 3D-Biosilk model

Sammanfattning: Bröstcancer är den vanligaste formen av cancer som drabbar kvinnor. Det är en heterogen och komplex sjukdom som består av flera undergrupper, var och en med distinkt morfologi och kliniska implikationer [1]. För att modellera och studera cellbiologi, vävnadsmorfologi, molekylära mekanismer och läkemedels effekter används cellkulturer [2]. Idag är tvådimensionella (2D) modeller fortfarande den mest använda metoden för att odla celler in vitro [3]. En nackdel med 2D-modeller är att mikromiljön i dessa modeller inte imiterar in vivo strukturen av tumörer och vävnader, då de saknar tre dimensionella (3D) cell-cell och cellextracellulär matrix (ECM) interaktioner [2]. På grund av nackdelarna med 2D-modeller, har 3D-modeller blivit mer intressanta som alternativ för att lösa behovet av en pålitlig preklinisk modell för läkemedelstestning och för studier av cancerbiologi. För att utveckla ett redskap som är relevant för cancerforskning etablerar professor My Hedhammars laboratorium en 3D-modell av bröstcancer. I en sådan ny modell används Biosilk som byggnadsställning för att odla odödliga cellinjer som är representativa för de tre huvudklasserna av bröstcancer (i.e. MCF-7 (luminal-lik), SKBR-3 (HER2-överuttryckt) och MDAMB- 231 (trippel-negativ)). Eftersom transkriptions signaturer kan användas för att klassificera och studera bröstcancer är det viktigt att undersöka om och hur tillväxt i 3D-Biosilk kan påverka genuttrycksprofiler. Hypotesen som testades i denna studie var om cellkulturer i 3DBiosilk kan ha signifikanta skillnader i uttryck av biomarkörer, relevanta för bröstcancerbiologi, vid jämförelse av samma cellinje kultiverad i 2D. För att testa detta utvärderades kvalitén och reproducerbarheten av 3D-Biosilk konstruktionen med hjälp av olika kvalitetstester. Strukturen granskades med brightfield mikroskopi, arean av konstruktionen mättes med ImageJ, infärgning med phalloidin bekräftade cellnärvaro och cellvidhäftning till modellen. Alamar blue utfördes för att bedöma den cellulära metaboliska aktiviteten i modellen. Förändringarna av målgenernas genuttryck undersöktes med kvantitativ omvänd transkription PCR (RT-qPCR) och detta påvisade en statistiskt signifikant skillnad i genuttrycket beroende på om cellerna odlats i 2D- eller 3D-Biosilk modeller. I cellinje MDA-MB-231 hittades tre gener, i cellinje SKBR-3 hittades två gener och i cellinje MCF-7 hittades fyra gener. Genuttrycket för en av dessa gener i cellinje MCF-7, som var kultiverad i 3D-Biosilk, var nedreglerad (i.e. ZO-1). Detta kunde valideras på proteinnivå med immunofluorescens. Sammanfattningsvis, celler odlade i 3D-Biosilk visar på en mer aggressiv fenotyp.