Priešnavikinių molekulių elektropernašos į 2D ir 3D kultūras efektyvumo palyginimas in vitro
Elektroporacija – tai metodas, kai elektriniai impulsai laikinai atveria mažas poras ląstelės membranoje, ir leidžia molekulėms patekti į ląstelės vidų. Šios poros, kurį laiką, gali išlikti stabilios net ir nutraukus elektrinį impulsą. Nors didesni, ilgesni, papildomi impulsai arba didesnis elektrinio lauko intensyvumas leidžia pernešti stambesnes molekules, tai gali pakenkti ląstelei – sukelti DNR pažaidas, membranos pažeidimus ar net ląstelės žūtį. Todėl svarbu rasti pusiausvyrą tarp efektyvios pernašos ir ląstelės gyvybingumo. Tinkamą porų dydį lemia tinkamas impulsų parinkimas. Tyrimo objektu pasirinktos kininio žiurkėnuko kiaušidžių (CHO-K1) ląstelės ir žmogaus krūties vėžio (MCF-7) ląstelės. Kadangi monosluoksniu augančios ląstelės neleidžia įvertinti sudėtingesnių ryšių tarp ląstelių, būdingų vėžinio audinio sandarai, tyrimuose siekta palyginti 2D ir 3D ląstelių kultūrų modelius. Eksperimentų metu buvo įvertinta elektropernašos efektyvumo priklausomybė nuo skirtingų impulsų ilgio, skaičiaus ir amplitudės. Skirtingų molekulių (bleomicino ir kalcio) elektropernašos į ląsteles poveikis gyvybingumui, taip pat tirtas ir negrįžtamos elektroporacijos poveikis. Įvertintas ląstelių ir sferoidų gyvybingumas, bei sferoidų augimo greitis. Šiame darbe palygintas elektropernašos efektyvumas 2D ir 3D kultūrose, naudojant CHO ir MCF-7 ląstelių linijas. Nustatyta, kad 2D modeliuose pernaša yra efektyvesnė, tačiau 3D modeliai geriau atspindi in vivo sąlygas. MCF-7 ląstelės buvo jautresnės elektroporacijai, o bleomicino elektropernaša sukėlė stipriausią citotoksinį poveikį. Rezultatai pabrėžia būtinybę taikyti optimizuotus parametrus skirtingiems ląstelių modeliams bei atsižvelgti į ląstelių tipą planuojant priešvėžines terapijos gydymo metodus.
Electroporation is a method in which electrical pulses temporarily open small pores in the cell membrane, allowing molecules to enter the cell. These pores can remain stable for a short time even after the electric pulse is removed. Although higher, longer, additional pulses or higher electric field intensity allow the transfer of larger molecules, they can also damage the cell by causing DNA damage, membrane disruption, or even cell death. Therefore, it is important to find a balance between efficient molecular delivery and cell viability. The appropriate pore size depends on the careful selection of pulse parameters. In this study, Chinese hamster ovary (CHO-K1) cells and human breast cancer (MCF-7) cells were chosen as the research models. Since monolayer-grown cells do not allow for the evaluation of more complex intercellular interactions characteristic of tumor tissue architecture, the study aimed to compare 2D and 3D cell culture models. During the experiments, the efficiency of electrotransfer was assessed depending on different pulse durations, numbers, and amplitudes. The effect of electrotransfer of different molecules (bleomycin and calcium) on cell viability was investigated, as well as the impact of irreversible electroporation. Cell and spheroid viability and spheroid growth rate were evaluated. This work compares the efficiency of electrotransfer in 2D and 3D cultures using CHO and MCF-7 cell lines. It was found that electrotransfer is more efficient in 2D models, but 3D models better mimic in vivo conditions. MCF-7 cells were more sensitive to electroporation, and bleomycin electrotransfer induced the strongest cytotoxic effect. The results emphasize the need to apply optimized parameters for different cell models and to consider cell type when designing anticancer treatment strategies.