Po mnoho desaťročí sa ako nástroj na vyhodnocovanie biologickej efektivity skúmaných bioaktívnych molekúl in vitro využívali dvojrozmerné (2D) kultivačné modely bunkek rastúcich v monovrstve. Štúdium nádorového mikroprostredia in vitro na 2D bunkových kultúrach však dostatočne neodzrkadľuje pomery v rámci nádorového mikroprostredia. Trojrozmerné (3D) kultúry sú schopné presnejšie napodobniť niektoré vlastnosti pevných nádorov (priestorová architektúra, gradienty pH, O₂, nutričných a odpadových látok). Vykazujú teda vlastnosti, ktoré sú podobné in vivo podmienkam v nádore a dokážu tak nádorové mikroprostredie simulovať vernejšie. Predstavujú preto výhodný in vitro systém aj na testovanie protinádorových liečiv.

Nádorové mikroprostredie má svoje špecifiká a jednotlivé jeho komponenty spolu komunikujú prostredníctvom molekúl, ako sú cytokíny, chemokíny, rastové faktory a bunkových produktov. Súčasťou nádorového mikroprostredia sú aj rôzne nenádorové bunky, stromálne komponenty, imunitné bunky, lymfatické a krvné cievy, ktoré obklopujú a vyživujú nádorové bunky. V mnohých pevných nádoroch vzniká nerovnováha medzi požiadavkami rýchlo proliferujúcich buniek a možnosťami vaskulárneho systému, dôsledkom čoho je vznik hypoxických oblastí s nedostatočným prísunom kyslíka. Hypoxické prostredie vedie k aktivácii adaptačných mechanizmov aj prostredníctvom transkripčného faktora HIF-1. Výsledkom je expresia spektra génov vrátane génu CA9 kódujúceho transmembránový proteín CA IX. CA IX významne prispieva k  adaptácii a prežívaniu nádorových buniek v hypoxickom prostredí. Je považovaný za endogénny marker nádorovej hypoxie s  expresiou dokázanou v mnohých typoch nádorov.

V našich experimentoch sme analyzovali vplyv nádorového mikroprostredia na základné charakteristiky nádorových buniek BT20. Pripravili sme bunkovú líniu BT20x z mikrotumorov ortotopického modelu nádoru v prsnej žľaze z  bunkovej línie BT20. Zistili sme, že bunky BT20x proliferujú rýchlejšie v porovnaní s parentálnou líniou BT20 a majú zmenenú morfológiu. Pri kultivácii v monovrstve bunky BT20x vykazujú usporiadanejší charakter s výraznou membránovou lokalizáciou proteínu CA IX, kým bunky pôvodnej línie BT20  obsahujú množstvo veľkých buniek s cytoplazmatickou lokalizáciou CA IX. Sféroidy tvorené z buniek BT20x sú väčšie, nepravidelného tvaru s rozsiahlejšou expresiou CA IX zasahujúcou do zóny proliferujúcich buniek.

Táto práca vznikla s podporou projektov VEGA 2/0090/20, VEGA 2/0064/18, APVV16-0343.

[1] Imamura, Y., et al.: Comprision of 2D- and 3D- culture models as drug-testing platforms in breast cancer. 2015, Oncology reports, 33(4), p. 1837-43.
[2] Costa, E.C., et al.: 3D tumor spheroids: an overview on the tools and techniques used for their analysis. 2016, Biotechnology Advances 34, p. 1427–1441.
[3] Ravi, M., et al.: 3D cell culture systems: advantages and applications. 2014, Journal of cellular physiology, 230(1), p.16-26.
[4] Whiteside, T.L.:The tumor microenvironment and its role in promoting tumor growth. 2013, Oncogene, 27(45): 5904–5912.
[5] Rafajová, M. et al.: Induction by hypoxia combined with low glucose or low bicarbonate and high posttranslational stability upon reoxygenation contribute to carbonic anhydrase IX expression in cancer cells. 2004, Int J Oncol. ;24(4):995-1004.