Evaluar la respuesta de esferoides MCF-7 embebidos en GelMA en un sistema tumor-on-chip enriquecido con biopsias de cáncer de mama como tejido mínimamente procesado

Abstract

El cáncer de mama constituye una de las principales causas de mortalidad en mujeres a nivel mundial y representa un reto persistente en la investigación preclínica. El objetivo de este estudio fue desarrollar y evaluar un sistema tumor-on-chip tridimensional que simule el microambiente tumoral real, integrando tejido de biopsia mínimamente procesado (MPT) como componente activo. Se empleó un enfoque cuantitativo con diseño experimental comparativo entre chips con y sin inclusión de MPT, utilizando esferoides celulares MCF-7 embebidos en GelMA como modelo tumoral. Se evaluaron parámetros clave como crecimiento, consumo de glucosa, viabilidad y proliferación celular, durante un periodo experimental de nueve días. Los resultados mostraron que los esferoides expuestos al MPT presentaron un incremento del área proyectada de aproximadamente 70%, una reducción del 35% en la concentración de glucosa en el medio de salida y un índice de proliferación celular un 20% mayor que el grupo control (que presentó un 45% de crecimiento y una disminución de glucosa entre 20% y 25%). Sin embargo, no se observó un aumento significativo en la viabilidad celular en presencia del tejido, posiblemente debido a la generación de gradientes de estrés o la liberación de metabolitos citotóxicos. Se concluye que la incorporación de tejido real en plataformas tumor-on-chip potencia la proliferación y el metabolismo tumoral, consolidando su valor como modelo biomimético con alto potencial para ensayos farmacológicos y aplicaciones en medicina personalizada. Futuros estudios podrían extender esta estrategia a otros tipos de tejidos y líneas celulares para validar su aplicabilidad clínica.

Breast cancer remains one of the leading causes of female mortality worldwide and a persistent challenge in preclinical research. This study aimed to develop and assess a tumor-on-chip platform that simulates the three-dimensional tumor microenvironment by incorporating minimally processed tissue (MPT) from breast cancer biopsies. A quantitative experimental design was employed to compare the biological response of MCF-7 spheroids embedded in GelMA, cultured within microfluidic chips with or without MPT inclusion. Key parameters—including growth dynamics, glucose consumption, cell viability, and Ki-67 proliferation index—were evaluated over a nine-day period. Spheroids exposed to MPT exhibited a ~70% increase in projected area, a 35% decrease in outlet glucose concentration, and a 20% higher Ki-67 index compared to controls (which showed 45% growth and 20–25% glucose reduction). However, no significant improvement in cell viability was observed in the presence of MPT, possibly due to local metabolic stress or the accumulation of cytotoxic byproducts. These findings suggest that enriching tumor-on-chip systems with real tissue enhances tumor expansion and metabolic activity, supporting their relevance for drug screening and personalized cancer modeling. Future studies could expand this approach to include diverse tissue types and tumor lines to further validate its translational potential.