Chips microfluídicos para o cultivo de modelos celulares 3D e detecção de marcadores extracelulares: uma plataforma promissora para o estudo de quimioterápicos

• Processo: 25/22142-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2026
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2030
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Renato Sousa Lima
• Beneficiário: Pedro Henrique Nunes da Silva
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/00246-1 - Dispositivos miniaturizados visando à produção em larga escala: fabricação, caracterização e aplicações in-situ, AP.TEM
• Assunto(s): Lactatos Aprendizado computacional Sensores eletroquímicos Eletroanalítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Esferoide | lactato | machine learning | Oncologia de precisão | sensor eletroquimico | Eletroanalítica

Resumo

A avaliação in vitro da susceptibilidade tumoral consiste em analisar o efeito de diferentes fármacos sobre culturas de células a partir da análise da viabilidade celular (número de células vivas). Para esses ensaios, podem ser utilizadas linhagens celulares imortalizadas, que são amplamente aplicadas na triagem de novos fármacos, ou culturas primárias, obtidas de tecidos de pacientes e que são cruciais no contexto da oncologia de precisão. As culturas de células 2D, ainda predominantes, não reproduzem adequadamente a complexidade do microambiente tumoral, resultando em uma baixa capacidade preditiva das respostas in vivo. Nesse contexto, os modelos 3D, como os esferoides, vêm ganhando destaque por proporcionarem um ambiente estrutural, bioquímico e funcional mais realista, permitindo predições mais acuradas. No entanto, como limitação, os métodos de cultivo dessas células comumente impossibilitam a aplicação de fluxo para os testes de susceptibilidade. Essa lacuna compromete a acurácia dos estudos farmacológicos uma vez que o fluxo, presente nos ambientes in vivo, afeta o transporte de massa no meio celular. Já no que concerne aos métodos de determinação da viabilidade celular, embora acurados, esses costumam ser caros, demorados e invasivos, limitando a capacidade de testagem (throughput) e o monitoramento em tempo real dos fármacos.Portanto, há uma demanda por técnicas que permitam testes farmacocinéticos in vitro em fluxo da susceptibilidade de esferoides tumorais com throughput e acurácia elevados. Alternativamente, propomos neste projeto de doutorado direto, para o cultivo dos esferoides, uma plataforma microfluídica reversível capaz de gerar testes de susceptibilidade em fluxo e possibilitar a coleta dos esferoides formados para caracterização posterior. Ademais, chips eletroquímicos ultradensos serão empregados para determinações não invasivas e rápidas em série de lactato (um marcador extracelular) liberados por esferoides de células tumorais imortalizadas (de mama e colorretal) e primárias (de mama). Com o auxílio de machine learning (ML) e mediante a análise de dezenas de amostras de células, buscaremos gerar descritores que garantam determinações acuradas da viabilidade celular (em função da ação de quimioterápicos). Ao ser aplicada em células imortalizadas e primárias, espera-se que essa plataforma represente uma solução atrativa (i) para um desenvolvimento mais célere de novos fármacos e (ii) em oncologia de precisão, respectivamente, ao contribuir para tornar mais acessível e rápida a definição do tratamento adequado das pacientes com câncer de mama, o de maior incidência entre as mulheres. (AU)