DEVELOPMENT OF AN ORGAN-ON-A-CHIP MODEL FOR CANCER-ASSOCIATED THROMBOSIS

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Details
  • Presentation type: PD - PostDoctoral
  • Track: Cellular Biology
  • Keywords: Câncer; thrombosis; blood coagulation; microfluidic;
  • 1 Division of Thrombosis and Hemostasis / Leiden University Medical Center
  • 2 Division of Nephrology / Leiden University Medical Center
  • 3 Mimetas BV

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Abstract

INTRODUCTION AND OBJECTIVE: Cancer patients have a 4- to 7- fold increased risk of venous thromboembolism (VTE). Cancer-associated thrombosis is a major cause of morbidity and one of the main causes of death in these patients. Currently, mouse models are used to study the mechanisms involved in this pathology and to allow preclinical testing. However, mouse models cannot be used to properly mimic the human pathology, since mice do not develop thrombosis spontaneously. The biological mechanisms involved in cancer-associated thrombosis are still unknown. Our main objective was to develop a humanized organ-on-a-chip model to study cancer-associated thrombosis. MATERIAL AND METHODS: The OrganoPlate Graft (Mimetas BV) was used as a platform to mimic a cancer-associated thrombosis environment. Human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were isolated, expanded and seeded in the perfusion channels from the OrganoPlate Graft. In parallel, spheroids of HT-29 human colorectal cancer cell line were generated using 10,000 cells/well which were seeded in non-adherent round bottom 96-wells plates. After 3-4 days of HUVEC and spheroid seeding, pro-angiogenic growth factors or colorectal cancer spheroids were added to the graft chamber. After another 3 days of co-culture, the model was assessed for cell morphology, barrier permeability, and thrombin formation. RESULTS AND CONCLUSION: Our data showed that the addition of pro-angiogenic growth factors or colorectal cancer spheroids increased the permeability of the endothelial barrier. Pre-incubation of endothelial cells with TNF-α induced thrombin generation after the addition of citrated human plasma and calcium. Moreover, there was more thrombin generation when colorectal cancer spheroid or pro-angiogenic growth factors were added. Our data showed that the cancer-associated thrombosis model is a promising model to study this pathology in vitro incorporating a 3D environment in a microfluidic system.

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Araci Rondon

Olá Robson, 

Obrigada pela pergunta e por ter visitado o nosso pôster/vídeo. 

Na verdade, já fizemos alguns experimentos com esferoides feitos com outras linhagens tumorais, incluindo pâncreas, colorretal e glioblastoma. É possível observar resultados bastante variados de acordo com a linhagem, malignidade e expressão de fator tecidual. Por exemplo, algumas linhagens promovem maior ativação da coagulação sanguínea, alterações da permeabilidade vascular, ou alteração na localização de VE-caderina.

Obrigada! 😊

Robson Monteiro

Obrigado pela resposta. Será bem legal ver os desdobramentos desse trabalho!

Author

Araci Rondon

Sim, claro, Robson. E se possível envolvendo nossa colaboração testando Ixolaris no modelo. Abraços.

Author

Araci Rondon

Olá Mariana, obrigada pela pergunta e por ter visitado o meu poster/vídeo.

O principal agravante da trombose em pacientes de câncer é que além dos fatores de risco gerais da trombose (ex. obesidade, idade avançada, alto número de plaquetas...), também existem os fatores relacionados ao câncer, como tipo de tumor, estágio, quimioterapia etc. Quanto aos mecanismos biológicos, eles também variam de acordo com o tipo tumoral. Alguns exemplos de mecanismos são aqueles envolvidos no aumento da ativação da coagulação sanguínea: como aumento de proteínas pró-coagulantes, como o fator tecidual (principal ativador da cascata de coagulação), que pode ser expresso em células tumorais, e também pode ser liberador por meio de vesículas extracelulares derivadas de células tumorais. Além do aumento de NETs (neutrophil extracellular traps) e ativação de plaquetas. É importante dizer que os mecanismos variam entre diferentes tumores e ainda existem muitas lacunas nessa área.

De fato, pretendemos estudar fatores de risco do hospedeiro. A princípio, vamos investigar alterações em moléculas de adesão presentes nas células endoteliais (como caderinas VE). Outras proteínas já descritas como sendo envolvidas no processo células tumorais x hospedeiro são VCAM e ICAM, que também pretendemos avaliar. Em seguida vamos avaliar alterações no nível do RNA nas células endoteliais, através do sequenciamento de RNA. Focando em alterações promovidas por diferentes esferoides tumorais, incluindo tumores expressando proteínas já descritas como sendo envolvidas no processo de trombose associada ao câncer em pacientes de câncer colorretal.

Estou à disposição para outras perguntas, sugestões, ou ideias.

Obrigado novamente.

Araci

http://www.einthovenlaboratory.com/medewerkers/araci-rondon-phd/

Mariana Emerenciano

Muito legal Araci, obrigada pelas respostas.

Author

Araci Rondon

Olá Luciana, obrigada pela sua pergunta e por ter visitado o nosso pôster/vídeo!

Acredito que seria relevante avaliar citocinas inflamatórias como IL-1 e TNF-alfa, já que estas estão envolvidas também com a ocorrência de trombose nos pacientes de câncer.

Seria interessante para a nossa linha de pesquisa, assim como uma visão geral da área de organ-on-a-chip, a inclusão de células imunológicas no modelo. Alguns grupos já estão trabalhando com isso, assim como existem alguns artigos nessa área. Como o nosso modelo já era complexo desde o início, por incluir avaliação da ativação do plasma sanguíneo, decidimos a princípio incluir somente células tumorais e células endoteliais. Temos interesse de introduzir outras células do microambiente tumoral como: fibroblasto associado ao câncer, macrófagos e outras células imunológicas.

Não estou certa se isso responderia a sua pergunta. Aceito sugestões, já que não tínhamos pensado nisso anteriormente. Mas é bastante interessante e vamos considerar suas sugestões!

Muito obrigada, Araci

Luciana Souza de Paiva

Oi Araci, Obrigada pela resposta. Penso que a dosagem de citocinas pró-inflamatórias como as mencionadas por você bem como a adição de células do sistema imunológico ao seu modelo poderiam sim enriquecê-lo pois mimetizariam o microambiente tumoral pró-inflamatório observado in vivo e o aproximaria ainda mais do real. Sucesso em sua pesquisa!

Author

Araci Rondon

Obrigada, Luciana!