3D-модели для анализа инфильтрации опухоли моноцитами-макрофагами

Представлен аналитический обзор литературных данных современных исследований миграции (движения) моноцитов в опухолевом микроокружении с использованием различных трехмерных моделей миграции моноцитов в опухолевом микроокружении. Приведённые литературные данные могут выступать в качестве характеристики трехмерных моделей как оптимальной платформы для изучения функций как отдельных клеточных популяций иммунных клеток, так и целых клеточных ансамблей при развитии и терапии злокачественных новообразований. Одной из важнейших характеристик трёхмерной модели, оказывающих значительное влияние на прогностическую способность, является её клеточный состав. Приведённые данные чётко свидетельствуют о важности многообразия типов клеток используемых моделей, включая введение стромальных клеток (в частности фибробластов). Не менее высокое значение для прогностической способности имеют различные типы опухолевых клеток и их отдельные клеточные линии. Помимо самих компонентов, используемых для создания трехмерной модели, важное значение имеет характер организации вышеуказанных компонентов (различных типы и популяции клеток, а также структурные внеклеточные компоненты). Таким образом, настоящий аналитический обзор демонстрирует важность дальнейшей оптимизации трехмерных опухолевых моделей с целью получения ещё более эффективных средств воспроизведения нативной структуры опухолевого микроокружения.

1. 3D tumor spheroid models for in vitro therapeutic screening: a systematic approach to enhance the biological relevance of data obtained / Zanoni M, et al. Sci Rep. 2016;6:19103. Published 2016 Jan 11. Doi:10.1038/srep19103.

2. 3D-3-culture: A tool to unveil macrophage plasticity in the tumour microenvironment / Rebelo SP, et al. Biomaterials. 2018;163:185-197. Doi:10.1016/j.biomaterials.2018.02.030.

3. A 3D microfluidic model for preclinical evaluation of TCR-engineered T cells against solid tumors / Pavesi A, et al. JCI Insight. 2017;2(12):e89762. Published 2017 Jun 15. Doi:10.1172/jci.insight.89762.

4. A multidisciplinary study using in vivo tumor models and microfluidic cell-on-chip approach to explore the cross-talk between cancer and immune cells / Mattei F, et al. J Immunotoxicol. 2014;11(4):337-346. Doi:10.3109/1547691X.2014.891677.

5. A novel mechanism for anti-EGFR antibody action involves chemokine-mediated leukocyte infiltration / Hoffmann TK, et al. Int J Cancer. 2009;124(11):2589-2596. Doi:10.1002/ijc.24269.

6. A synergic approach to enhance long-term culture and manipulation of MiaPaCa-2 pancreatic cancer spheroids / Cavo M, et al. Sci Rep. 2020;10(1):10192. Published 2020 Jun 23. Doi:10.1038/s41598-020-66908-8.

7. Akins EA, Aghi MK, Kumar S. Incorporating Tumor-Associated Macrophages into Engineered Models of Glioma // iScience. 2020;23(12):101770. Published 2020 Nov 5. Doi:10.1016/j.isci.2020.101770.

8. Boucherit N, Gorvel L, Olive D. 3D Tumor Models and Their Use for the Testing of Immunotherapies // Front Immunol. 2020;11:603640. Published 2020 Dec 10. Doi:10.3389/fimmu.2020.603640.

9. Cancer-driven dynamics of immune cells in a microfluidic environment / Agliari E, et al Sci Rep. 2014;4:6639. Published 2014 Oct 16. Doi:10.1038/srep06639.

10. Cancer-Stimulated CAFs Enhance Monocyte Differentiation and Protumoral TAM Activation via IL6 and GM-CSF Secretion / Cho H, et al. Clin Cancer Res. 2018;24(21):5407-5421. Doi:10.1158/1078-0432.CCR-18-0125.

11. Cell type-dependent pathogenic functions of overexpressed human cathepsin B in murine breast cancer progression / Bengsch F, et al. Oncogene. 2014;33(36):4474-4484. Doi:10.1038/onc.2013.395.

12. Characterizing the Role of Monocytes in T Cell Cancer Immunotherapy Using a 3D Microfluidic Model / Lee SWL, et al. Front Immunol. 2018;9:416. Published 2018 Mar 6. [published correction appears in Front Immunol. 2018 Jul 24;9:1719]. Doi:10.3389/fimmu.2018.00416.

13. CXCL9, CXCL10, CXCL11/CXCR3 axis for immune activation - A target for novel cancer therapy / Tokunaga R, et al. Cancer Treat Rev. 2018;63:40-47. Doi:10.1016/j.ctrv.2017.11.007.

14. Cytokines secreted by macrophages isolated from tumor microenvironment of inflammatory breast cancer patients possess chemotactic properties / Mohamed MM, et al. Int J Biochem Cell Biol. 2014;46:138-147. Doi:10.1016/j.biocel.2013.11.015.

15. Extracellular matrix stiffness and composition jointly regulate the induction of malignant phenotypes in mammary epithelium / Chaudhuri O, et al. Nat Mater. 2014;13(10):970-978. Doi:10.1038/nmat4009.

16. Groebe K, Mueller-Klieser W. Distributions of oxygen, nutrient, and metabolic waste concentrations in multicellular spheroids and their dependence on spheroid parameters // Eur Biophys J. 1991;19(4):169-181. Doi:10.1007/BF00196343.

17. Importance of CCL2-CCR2A/2B signaling for monocyte migration into spheroids of breast cancer-derived fibroblasts / Ksiazkiewicz M, et al. Immunobiology. 2010;215(9-10):737-747. Doi:10.1016/j.imbio.2010.05.019.

18. In vitro 2D and 3D cancer models to evaluate compounds that modulate macrophage polarization / Helleberg Madsen N, et al. Cell Immunol. 2022;378:104574. Doi:10.1016/j.cellimm.2022.104574.

19. Influence of the stiffness of three-dimensional alginate/collagen-I interpenetrating networks on fibroblast biology / Branco da Cunha C, et al. Biomaterials. 2014;35(32):8927-8936. Doi:10.1016/j.biomaterials.2014.06.047.

20. Integrating macrophages into organotypic co-cultures: a 3D in vitro model to study tumor-associated macrophages / Linde N, et al. PLoS One. 2012;7(7):e40058. Doi:10.1371/journal.pone.0040058.

21. Kim H, Phung Y, Ho M. Changes in global gene expression associated with 3D structure of tumors: an ex vivo matrix-free mesothelioma spheroid model // PLoS One. 2012;7(6):e39556. Doi:10.1371/journal.pone.0039556.

22. MMP1, MMP9, and COX2 expressions in promonocytes are induced by breast cancer cells and correlate with collagen degradation, transformation-like morphological changes in MCF-10A acini, and tumor aggressiveness / Chimal-Ramírez GK, et al. Biomed Res Int. 2013;2013:279505. Doi:10.1155/2013/279505.

23. Modeling human tumor angiogenesis in a three-dimensional culture system / Seano G, et al. Blood. 2013;121(21):e129-e137. Doi:10.1182/blood-2012-08-452292.

24. Monocyte Infiltration and Differentiation in 3D Multicellular Spheroid Cancer Models / Madsen NH, et al. Pathogens. 2021;10(8):969. Published 2021 Jul 30. Doi:10.3390/pathogens10080969.

25. Pancreatic cancer cell/fibroblast co-culture induces M2 like macrophages that influence therapeutic response in a 3D model / Kuen J, et al. PLoS One. 2017;12(7):e0182039. Published 2017 Jul 27. Doi:10.1371/journal.pone.0182039.

26. Pancreatic cancer-associated stellate cells promote differentiation of myeloid-derived suppressor cells in a STAT3-dependent manner / Mace TA, et al. Cancer Res. 2013;73(10):3007- 3018. Doi:10.1158/0008-5472.CAN-12-4601.

27. Photothermal treatment of glioma; an in vitro study of macrophage-mediated delivery of gold nanoshells / Baek SK, et al. J Neurooncol. 2011;104(2):439-448. Doi:10.1007/s11060-010-0511-3.