Notre recherche utilise un modèle de cancer du rein sur puce pour étudier les interactions entre les cellules rénales saines et cancéreuses. Ce système nous aide à reproduire une condition in viva qui nous permet d’étudier les changements induits par les tumeurs dans l’expression des gènes, l’inflammation et le métabolisme. Il fournit également des informations très claires sur la progression du cancer du rein et ses effets sur les tissus sains environnants.
Le système avancé de cancer du rein sur puce utilise de nombreuses approches telles que la microfluidique, la bio-impression 3D, l’imagerie haute résolution, les biocapteurs en temps réel, le séquençage de l’ARN et le criblage CRISPR. Ces technologies nous permettent de créer une simulation très précise des affections rénales in viv qui nous permet d’étudier les réponses cellulaires et les changements d’expression génique. Atteindre la reproductibilité dans les expériences microfluidiques est un défi de taille.
Des problèmes techniques tels que la manipulation précise des liquides peuvent entraîner une variabilité des résultats. De plus, les protocoles complexes, les fluctuations des débits et des conditions environnementales influencent davantage les résultats cohérents. Nos recherches à venir porteront sur l’identification des signatures de micro-ARN associées à la progression du cancer du rein et sur l’évaluation de leur potentiel en tant que biomarqueurs de la maladie.
Pour commencer, concevez la chambre requise comprenant quatre compartiments parallèles à l’aide d’un logiciel de conception assistée par ordinateur. La chambre doit contenir deux compartiments cellulaires, un compartiment matriciel et un canal de connexion. Pour l’impression 3D de la chambre, faites fondre un filament bioplastique, plus précisément du polypropylène, à l’aide d’une buse chauffante et déposez-le couche par couche.
Après l’impression, mélangez 1 000 microlitres de collagène de type I avec la solution de génipine et d’hydroxyde de sodium tout en gardant le mélange sur de la glace. Ajoutez soigneusement la gélose et la solution de collagène dans les compartiments matriciels respectifs de la chambre imprimée en 3D. Placez la chambre dans un incubateur de dioxyde de carbone à 37 degrés Celsius pendant 60 à 90 minutes pour laisser la matrice polymériser.
Ajoutez ensuite 150 microlitres de milieu de culture sur la matrice et incubez-le pendant la nuit. Pour l’intégration de cellules caki-1, ajoutez 25 microlitres de suspension cellulaire, suivis de 75 microlitres de collagène de type I dans un tube de microcentrifugation de 1,5 millilitre. Mélangez soigneusement le mélange.
Maintenant, ajoutez soigneusement 100 microlitres de gel d’agarose fondu à 2 % dans le tube et continuez à vortex jusqu’à ce que le gel devienne homogène. Placez la chambre dans l’incubateur et maintenez les conditions à 37 degrés Celsius avec 5 % de dioxyde de carbone. Au bout d’une heure, ajoutez 150 microlitres de milieu cellulaire sur la matrice pour éviter le dessèchement.
Le lendemain, utilisez une spatule pour retirer la matrice de la chambre. Placez la matrice 3D avec les cellules dans une plaque de 24 puits contenant 1 000 microlitres de milieu de culture et incubez à 37 degrés Celsius avec 5 % de dioxyde de carbone pendant 24 heures. Pour l’injection de cellules RPTEC/TERT1, chargez 10 microlitres de la suspension cellulaire dans une micro-pipette avec une pointe de 10 microlitres.
Injectez soigneusement la suspension cellulaire dans la matrice de collagène solidifiée préalablement préparée à travers le compartiment cellulaire à l’intérieur de la chambre. Placez la chambre dans un incubateur à 37 degrés Celsius et 5 % de dioxyde de carbone. Après 60 minutes, ajoutez 150 microlitres de milieu cellulaire sur la matrice pour éviter le dessèchement et incubez les cellules pendant 24 heures.
Ensuite, retirez la matrice de la chambre à l’aide d’une spatule et placez-la dans une plaque de 24 puits contenant 1 000 microlitres de milieu de culture et incubez à 37 degrés Celsius avec 5 % de dioxyde de carbone. Ajoutez maintenant les gels à la puce. Connectez la puce avec la matrice cellulaire 3D au système de perfusion à l’aide d’un tube.
Réglez les paramètres du système et insérez la puce dans l’incubateur. Une fois la perfusion terminée, retirez les gels du système de perfusion et rincez-les avec du PBS. La coloration par immunofluorescence a confirmé la morphologie typique des tubules rénaux comme étant continue avec une monocouche serrée située au centre du gel.
Le sphéroïde du carcinome rénal semblait arrondi et de taille homogène. La viabilité cellulaire est restée constante tout au long de la période de culture sans traitement, comme le montre la stabilité des fuites de LDH entre le premier et le cinquième jour. L’augmentation de l’activité de la caspase en présence de cellules immunitaires indiquait une apoptose accrue.
Sous l’influence du sphéroïde du carcinome à cellules rénales, les tubules rénaux ont présenté une expression enrichie de gènes associés à la régulation du système immunitaire. La sécrétion de TNF-alpha était élevée dans les tubules rénaux lors de la co-culture avec les sphéroïdes du carcinome rénal.
