modelos tridimensionais de cultura celular e suas aplicações na oncologia

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DE SÁ 
BIOMEDICINA 
 
 
 
 
 
 
 
CÉLIA REGINA MATOS COSTA 
GRECYANNE CARVALHO GUIMARÃES 
 
 
 
 
 
Modelos tridimensionais de cultura celular e suas aplicações na 
oncologia: uma revisão bibliografica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO LUÍS 
2022 
 
CÉLIA REGINA MATOS COSTA 
GRECYANNE CARVALHO GUIMARÃES 
 
 
 
 
 
 
 
MODELOS TRIDIMENSIONAIS DE CULTURA CELULAR E SUAS 
APLICAÇÕES NA ONCOLOGIA: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
Projeto apresentado à disciplina de 
Trabalho de Conclusão de Curso em Saúde, do 
curso de Biomedicina do Centro Universitário 
Estácio de Sá, como um dos pré-requisitos à 
obtenção do título de Bacharel em 
Biomedicina. 
Orientadora: Profª.Dra. Juliana de 
Fatima Macedo Santos 
 
 
 
 
 
 
SÃO LUÍS 
2022 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
CSCs Células-tronco cancerosas 
2D Cultura bidimensional 
3D Cultura tridimensional 
MEC Matriz extracelular 
DNA Ácido Desoxirribonucleico 
GG Goma Gelana 
MC Metilcelulose 
IC50 Concentração inibitória 
NSCs Células tronco neurais 
EHS Engelbreth-Holm-Swarm 
O2 Oxigênio 
OECD Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico 
RT-PCR Reação em cadeira da polimerase em tempo real 
SHH Sonic edgedog 
ZOL Ácidozeledrônico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1: Artigos selecionados segundo critério de inclusão: artigos que abordavam a 
utilização dos métodos 3d dentro do âmbito da oncologia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO.....................................................................................1, 2 
2. OBJETIVOS..............................................................................................3 
2.1 GERAL..........................................................................................3 
2.2 ESPECIFICOS..............................................................................3 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS......................................................................4 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO................................... 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................. 12 
6. REFERÊNCIAS..................................................................... 13, 14, 15, 16 
 
 
 
 
 
MODELOS TRIDIMENSIONAIS DE CULTURA CELULAR E SUAS 
APLICAÇÕES NA ONCOLOGIA: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
Célia Regina Matos Costa1 
Grecyanne Carvalho Guimarães2 
RESUMO 
Os avanços biotecnológicos no âmbito dos métodos alternativos ao uso de animais em laboratório 
impulsionam o desenvolvimento de modelos in vitro mais fisiológicos e preditivos da resposta 
in vivo, tais como culturas celulares tridimensionais (3D). Nesse sentido, as culturas celulares 
tradicionais em monocamada nem sempre são suficientes quando aplicadas à oncologia, pois 
podem frequentemente perder as características e funções. O seguinte trabalho traz como 
substância de seu estudo, compreender acerca da utilização de culturas de células 3D no âmbito 
da oncologia, bem com apontar os métodos 3D mais utilizados. A partir de uma revisão 
bibliográfica, realizada por meio da pesquisa de artigos científicos, cuja coleta de dados fora 
realizada nas seguintes bases eletrônicas: Revistas Científicas, Literatura Científica e Técnica 
da América Latina e Caribe Revistas Científicas (LILACS), MedlinePlus, Bioline International, 
PubMed, Evidence Based Medicine, Medlinee, Portal Capes, Biblioteca Virtual de Saúde 
(BVS), European Medicines Agency (EMA) e na Scientific Electronic Library Online 
(SciELO), manuais, apostilas, e livros nacionais e internacionais nos idiomas inglês, português 
e espanhol, publicados no período de 2017 a 2022. Com foco na utilização do métodos 3D para 
a pesquisa dentro da oncologia. Empregando os seguintes descritores: “three-dimensional 
culture and oncology”, “cultura de células 3D com aplicações na oncologia”. A pesquisa 
resultou em 48 de artigos e após aplicados os critérios de inclusão e exclusão, a pesquisa 
resultou em 8 artigos. Desta forma, os estudos que preencheram os critérios de inclusão fora 
lido na íntegra pelos pesquisadores. A escolha do modelo deve levar em consideração não 
apenas o tipo de tecido alvo, como também o efeito que se pretende averiguar, pois as vantagens, 
assim como as limitações, são típicas de cada modelo. Apesar desses desafios, os sistemas de 
cultura 3D são um passo em direção a modelos mais próximos da complexidade dos tecidos. 
Palavras-chave: Cultura celular tridimenssional. Células tumorais. Métodos 
alternativos ao uso de animais em laboratório. 
 
1Graduanda em Biomedicina – IES. e-mail: celiareginaestetica84@gmail.com 
2Graduanda em Biomedicina– IES. e-mail:grecyannebiomedicina@gmail.com. 
 
 
MODELOS TRIDIMENSIONAIS DE CULTURA CELULAR E SUAS 
APLICAÇÕES NA ONCOLOGIA: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
Célia Regina Matos Costa1 
Grecyanne Carvalho Guimarães2 
ABSTRACT 
Biotechnological advances in the field of alternative methods to the use of laboratory animals 
drive the development of in vitro models that are more physiological and predictive of the in 
vivo response, such as three-dimensional (3D) cell cultures. In this sense, traditional monolayer 
cell cultures are not always sufficient when applied to oncology, as they can often lose their 
characteristics and functions. The following work brings as a substance of its study, 
understanding about the use of 3D cell cultures in the field of oncology, as well as pointing out 
the most used 3D methods. From a bibliographic review, carried out through the search of 
scientific articles, whose data collection was carried out in the following electronic bases: 
Scientific Journals, Scientific and Technical Literature of Latin America and the Caribbean 
Scientific Journals (LILACS), MedlinePlus, Bioline International, PubMed, Evidence Based 
Medicine, Medlinee, Capes Portal, Virtual Health Library (BVS), European Medicines Agency 
(EMA) and Scientific Electronic Library Online (SciELO), manuals, handouts, and national 
and international books in English, Portuguese and Spanish, published from 2017 to 2022. 
Focusing on the use of 3D methods for research within oncology. Employing the following 
descriptors: “three-dimensional culture and oncology”, “3D cell culture with applications in 
oncology”. The search resulted in 48 articles and after applying the inclusion and exclusion 
criteria, the search resulted in 8 articles. Thus, the studies that met the inclusion criteria were 
read in full by the researchers. The choice of model should take into account not only the type 
of target tissue, but also the effect to be investigated, since the advantages, as well as the 
limitations, are typical of each model. Despite these challenges, 3D culture systems are a step 
towards models closer to tissue complexity. 
 
Key-words: Three-dimensional cell culture. Tumor cells. Alternative methods to the use of 
animals in the laboratory 
 
1Graduanda em Biomedicina – IES. e-mail: celiareginaestetica84@gmail.com 
2Graduanda em Biomedicina– IES. e-mail:grecyannebiomedicina@gmail.com 
 
 
 1 
1. INTRODUÇÃO 
 
o câncer é uma das doenças mais graves existentes e é responsável por quase uma em 
cada seis mortes em todo o mundo, o que é estimado em 9,6 milhões de mortes em 2018 (DE 
CARVALHO et al., 2019). Esforços consideráveis têm sido destinados a desenvolver 
abordagens eficazes para o tratamento do câncer, entre eles, a descoberta de drogas que tem 
sido importante na identificação e verificação de novos e potentes agentes anticancerigenos. 
 
Para testar a capacidade de novasdrogas anticancerígenas, os experimentos podem ser 
realizados em ensaios baseados em culturas de células, que oferecem informações sobre as 
respostas celulares de maneira eficaz (TOFANI, 2019). O desenvolvimento de modelos 
aprimorados impulsiona a pesquisa biológica e biomédica. Esses sistemas visam mimetizar a 
fisiologia e patologia humana desde o nível molecular até a complexidade dos tecidos e órgãos, 
gerando informações relevantes sobre a etiologia da doença, terapia e seu prognóstico. 
 
A fisiologia do corpo humano é compreendida como um conjunto organizado e 
compartimentalizado de sistemas e reações quimicas simultaneas e ordenadas. Sua natureza 
complexa morfologica e funcional inspira e incita a recriação de vários níveis organizacionais 
do ser humano e a elaboração de modelos biológicos, que possam ser constituídos de vários 
tipos de células a sistemas orgânicos semelhantes (TOFANI, 2019; SANTOS,[s.d.]). 
 
Atualmente, os modelos bidimensionais (2D), nas quais células são cultivadas em 
monocamadas, ainda são as mais usadas para a pesquisa de ensaios baseados em células. Os 
sistemas de cultura de células 2D são fáceis de serem obtidos, econômicos,e amplamente 
utilizados. No entanto, várias desvantagens e limitações ainda são motivo de novas pesquisas. 
Além disso, uma das desvantagens de um sistema de cultura de células 2D é que em um ambiente 
tridimensional (3D), no qual as células cancerígenas residem in vivo, não é imitado com 
precisão (AMARAL, 2020; ALMEIDA, 2021). 
 
Como consequência, existem muitas características diferentes que as células 
cultivadas em 2D apresentam comportamentos diferentes das celulas in vivo, devido a 
diferenças nas caracteristicas morfologicas,no potencial de proliferação e diferenciação, nas 
 
 2 
 
interações entre célula-célula e entre a matriz extracelular e em eventos de transdução de 
sinal. Com isso, surgiram os sistemas de cultura de células 3D, uma abordagem promissora 
para superar as limitações do sistema 2D. Os sistemas de cultura de células 3D fornecem 
ensaios baseados em células com mais relevância fisiológica, especialmente,a semelhança 
comportamental com os testes em animais. (TOFANI, 2019; SANARMED, 2019). 
 
Considerando toda a complexidade do microambiente tumoral e a importância de 
modelos que mimetizam o comporatamento das células cancerigenas, o trabalho trará 
discussões a partir de uma revisão bibliografica, para compreender a utilização de culturas de 
células 3D no âmbito da oncologia, bem com apontar os métodos 3D mais utilizados. 
 
 
 3 
2. OBJETIVOS 
2.1 GERAL 
 
Nesta perspectiva para o alcance do objetivo geral, foi realizado uma revisão 
bibliográfica sobre cultura 3D e, dentro disso, abordar os aspectos relacionados a oncologia, 
buscando a compreensão da relação entre cultura 2D e 3D, assim como avaliar os metodos 
3D ultilizados 
 
2.2 ESPECÍFICOS 
 
 Discorrer sobre os tipos de cultura celular; assim como, comparar e discutir 
os resultados obtidos pelos autores a respeito dos modelos tridimensionais de 
cultura celular dentro da oncologia 
 
 avaliar e comparar os métodos de cultura 3D em relação aos métodos 2D. 
 
 Analisar as vantagens e desvantagens dos metodos 3D. 
 
 
 4 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
O tipo de pesquisa deste trabalho foi Revisão Bibliográfica. A metodologia foi baseada 
em levantamento bibliográfico, com abordagem qualitativa e descritiva onde foi realizada uma 
busca por manuais, artigos científicos, apostilas, sites e livros nacionais e internacionais que 
abordem o tema escolhido. 
 
Portanto, para o desenvolvimento deste trabalho, a coleta de dados foi realizada em 
bases eletrônicas tais como: Revistas Científicas, Literatura Científica e Técnica da América 
Latina e Caribe Revistas Científicas (LILACS), MedlinePlus, Bioline International, PubMed, 
Evidence Based Medicine, Medlinee, Portal Capes, Biblioteca Virtual de Saúde (BVS), 
European Medicines Agency (EMA) e na Scientific Electronic Library Online (SciELO), 
manuais, apostilas, e livros nacionais e internacionais nos idiomas inglês, português e espanhol, 
publicados no período de 2017 a 2022. Com foco na utilização do métodos 3D para a pesquisa 
dentro da oncologia, empregando os seguintes descritores: “three-dimensional culture and 
oncology”, “cultura de células 3D com aplicações na oncologia”. 
 
Após a pesquisa dos artigos científicos nas bases de dados, foi realizada uma análise 
mais detalhada de cada artigo, a fim de selecionar as informações mais relevantes relacionadas 
ao tema, por meio de uma leitura de títulos, resumos e resultados. Foram utilizadas três etapas 
para selecionar os artigos: a primeira etapa envolveu a busca dos artigos nas bases de dados e a 
leitura dos títulos e resumos. Asegunda etapa envolveu a critérios de inclusão: artigos que 
abordavam a utilização dos métodos 3D para a pesquisa dentro do âmbito da oncologia. 
A terceira e última etapa foi analisar o texto completo dos trabalhos elegíveis. A pesquisa resultou 
em 48 de artigos e após aplicados os critérios de inclusão e exclusão, a pesquisa resultou em 8 
artigos. Desta forma, os estudos que preencheram os critérios de inclusão fora lido na íntegra 
pelos pesquisadores e utilizados para embasamento da discussão. 
 
 
 
 5 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
 A pesquisa resultou em 48 de artigos e após aplicados os critérios de inclusão e 
exclusão, a pesquisa resultou em 8 artigos. Nos estudos analisados nesta revisão, os autores 
abordaram a utilização de métodos de cultura 3D para a obtenção de modelos celulares que se 
aproximam do modelo in vivo. Os resultados da revisão de literatura são descritos no quadro 1. 
 
Quadro 1 : ARTIGOS SELECIONADOS SEGUNDO CRITÉRIO DE INCLUSÃO: ARTIGOS QUE 
ABORDAVAM A UTILIZAÇÃO DOS MÉTODOS 3D DENTRO DO ÂMBITO DA ONCOLOGIA 
AUTOR/ANO TÍTULO MÉTODO 
 TIPO DE 
CÂNCER 
Muguruma et 
al., (2020) 
Differences in drug sensitivity 
between two-dimensional and three-
dimensional culture systems in triple-
negative breast cancer cell lines. 
“Celltiter-Glo” Câncer de mama 
Zhu et al., 
(2017) 
A novel three-dimensional 
tumorsphere culture system for the 
efficient and low- cost enrichment of 
cancer stem cells with natural 
polymers. 
Metilcelulose 
(MC) e goma 
gelana (GG) 
Cólon humano, 
carcinoma 
nasofaríngeo e 
câncer 
de pulmão 
Carey-Ewend et 
al., (2021) 
Developing Bioinspired Three- 
Dimensional Models of Brain Cancer 
to Evaluate Tumor-Homing Neural 
Stem Cell Therapy. 
Cultivo celular 
3D - poli-L- 
microfibras de 
ácido láctico 
6100 
Glioblastoma 
Acikgoz et al., 
(2021) 
Sonic hedgehog signaling is 
associated with resistance to 
zoledronic acid in CD133 high/CD44 
high prostate cancer stem cells. 
Matrigel® 
Câncer de 
próstata 
Maliszewska- 
Olejniczak et 
al., (2018) 
Development of extracellular matrix 
supported 3D culture of renal cancer 
cells 
and renal cancer stem cells. 
Matrigel® Câncer Renal 
Thongsin e 
Wattanapanitch 
(2022) 
A three-dimensional immune-
oncology model for studying in vitro 
primary human NK cell cytotoxic 
activity. 
Matrigel® 
*Atividade 
citotóxica de 
células NK 
humanas* 
Wardwell-
Swanson et al., 
(2020) 
A Framework for Optimizing High- 
Content Imaging of 3D Models for 
Drug 
Discovery. 
Matrigel®Progressão da 
esteato-hepatite 
não alcoólica e 
carcinoma de 
pulmão 
Candini et al., 
(2019) 
A Novel 3D In Vitro Platform for 
Pre- Clinical Investigations in Drug 
Testing, Gene Therapy, and Immuno-
oncology. 
Gel colágeno 
do tipo I 
Adenocarcinoma 
de pâncreas, 
mama, sarcoma e 
glioblastoma 
Fonte: autoria própria (2022.
 
 6 
 
Esta revisão bibliográfica foi realizada com o intuito de reunir resultados e conceitos, 
além de abordar, de forma sucinta, os métodos de cultivo celular 2D e 3D e sua aplicabilidade 
na oncologia. Os artigos analisados, avaliaram as vantagens do método 3D em relação ao 2D 
e revelaram resultados mais consistentes ao utilizarem as culturas 3D em relação aos métodos 
tradicionais de cultura em monocamadas. 
 
Muguruma et al., (2020) investigaram a sensibilidade de fármacos antitumorais em 13 
linhagens de câncer de mama triplo negativo em células cultivadas em 2D e 3D. Essas células 
foram cultivadas por 3 dias e, posteriormente, essas linhagens foram expostos à três fármacos. 
A concentração inibitória capaz de inibir, in vitro, determinado processo ou componente 
biológico em 50% da quantidade inicial, denominado de IC50s, foi realizada e, de todas as 
drogas investigadas, os IC50s foram significativamente maior na cultura 3D quando comparada 
à cultura 2D para a maioria das linhagens testadas. 
 
Portanto, os autores Muguruma et al., (2020) concluíram que as células que cresceram 
em cultura 3D foram mais resistentes aos agentes do que as que cresceram em cultura 2D. Além 
disso, nesse estudo, os autores usaram “Celltiter-Glo 3D”, um ensaio de viabilidade celular 
validado para culturas de microtecidos 3D. Foi projetado para determinar a viabilidade celular 
em esferóides de microtecido 3D. O reagente de ensaio penetra em grandes esferóides e tem 
capacidade lítica aumentada, permitindo uma determinação mais precisa da viabilidade em 
comparação com outros métodos de ensaio. e observaram que a forma e o tamanho das células 
podem alterar a sensibilidade do fármaco e que os esferóides podem ser mais resistentes às 
drogas. Sendo assim, o modelo 3D apresentou-se melhor para a avaliação da sensibilidade 
desses fármacos antitumorais, bem como para análise da carcinogenese e da expressão de 
oncogenes. 
 
Zhu et al., (2017) analisaram a cultura de células tumorais 3D com polímeros naturais 
e linhagens de nasofarínge, de cólon e de câncer de pulmão, utilizando 2 biomateriais, 
Meticulose (MC) e goma gelana, que foram escolhidos por serem capazes de alterar as 
propriedades reológicas do meio. Além disso, os autores compararam com o método de cultivo 
tradicional (2D), concluindo que as células cultivadas em 3D apresentam melhor morfológia 
 
 
 7 
 
por permanecerem suspensas por mais de 48 horas, diferente do que aconteceu com as células 
cultivadas em monocamadas, que ficam aderidas no fundo da placa. 
 
No estudo de Zhu et al., (2017) foi estabelecido um novo sistema de cultura 3D com 
dois polímeros naturais de metilcelulose (MC) e goma gelana (GG). O MC é um excelente 
agente espessante e estabilizador amplamente utilizado em vários tipos de alimentos, sistemas 
de liberação de medicamentos e produtos cosméticos. Além disso, a GG é capaz de formar 
estruturas de rede estáveis em soluções de hidrogel e é amplamente utilizada como agente 
espessante, emulsificante e estabilizador. O novo sistema de cultura descrito no estudo resolve 
vários problemas-chave associados ao processo de cultura de tumorsfera, incluindo a fusão 
espontânea, crescimento aderente, baixo rendimento e procedimento difícil (VILELA; DA 
CUNHA, 2016). 
 
Carey-Ewend et al., (2021), desenvolveram um sistema de cultura 3D usando uma 
matriz de poli- l-microfibras de ácido lático 6100 suspensas em ágar. Essas matrizes cerebrais 
bioinspiradas foram usadas para modelar o crescimento do tumor, a migração de células tronco 
neurais (NSCs) e a eficácia da terapia de NSCs em escala pequena e humana. A imagem 
fluorescente cinética confirmou o crescimento de tumores na matriz cerebral bioinspirada de 
tamanho pequeno e humano. Os tumores proliferaram 50 vezes para glioblastoma e e 3 vezes 
para câncer de mama metastático humano, respectivamente, ao longo de 7 dias. Os autores 
desenvolveram um novo modelo bioinspirado que suporta o crescimento de células 
cancerígenas do cérebro humano e permite o rastreamento rápido da terapia NSCs. 
 
Carey-Ewend et al., (2021) utilizaram o polímero poli-L-láctico para o cultivo celular. 
Os polímeros costumam ser utilizados em tecidos mais “macios”, como músculos, tecidos 
cardiovasculares e cartilagem (STAMATIALIS et al., 2008). Eles se destacam pela habilidade 
de degradar, por meio de vias enzimáticas ou pela formação de ligações químicas, que são 
submetidas a hidrólise quando em contato com o ambiente aquoso. 
 
Os autores Acikgoz et al., (2021) realizaram um estudo envolvendo cultivo celular 3D 
e 2D para avaliar o papel de uma via sonic hedgehog (SHH) em linhagens de células-tronco da 
próstata. As células-tronco cancerígenas são uma população única que tem sido associada à 
 
 8 
 
resistência de medicamentos e metástase e recorrência do câncer de próstata. O sinal (SHH) 
regula as células-tronco no epitélio normal da próstata, afetando o comportamento celular, 
sobrevivência, proliferação e manutenção. A ativação aberrante da via SHH leva a uma 
expansão inadequada das linhagens de células-tronco no epitélio da próstata e à transformação 
das células-tronco cancerígenas da próstata. 
 
Nesse sentido, os autores Acikgoz et al., (2021) investigaram o papel da via SHH na 
resistência ao ácido zoledrônico (ZOL) de linhagens de células-tronco do epitélio da próstata 
em condições de cultivo celular 2D e 3D em matrigel. Para isso, foram isolados os marcadores 
de superfície celular CD133 e CD44 de linhagens de células-tronco no epitélio da próstata 
usando um citômetro de fluxo. Após o tratamento com ZOL, as expressões de mRNA (RNA 
mensageiro) e proteína dos componentes da via de sinalização SHH em PCSCs e não-células- 
tronco cancerígenas foram analisadas usando qRT-PCR e coloração de imunofluorescência, 
respectivamente. O estudo sugeriu que os efeitos do ZOL em sistemas de cultura 2D e 3D têm 
resultados diferentes. Em sistemas 3D, as estruturas esferoidais são mais resistentes ao 
tratamento com ZOL. O ZOL, um dos bisfosfonatos de terceira geração, preveniu efetivamente 
a metástase óssea e tratou o câncer de próstata avançado, apesar da terapia de privação 
androgênica. 
 
A matriz de membrana basal Corning® Matrigel®. É uma preparação de membrana 
basal solubilizada, extraída do sarcoma de rato Engelbreth-Holm-Swarm (EHS), um tumor rico 
em proteínas de matriz extracelular. É utilizada em pesquisas de crescimento e diferenciação 
celular, estudos de angiogênese in vivo e in vitro e em estudos do metabolismo em geral. O seu 
principal componente é a laminina, a que se segue o colagénio IV, a entactina e o proteoglicano 
heparan sulfato. Além disso, contém também fatores de crescimento que surgem naturalmente 
no tumor EHS (AVANTOR, s/d). 
 
Maliszewska-Olejniczak et al., (2018), realizaram culturas de linhagem celular 
HKCSCs em meios isentos de xeno (NutriStem/StemXvivo), ao qual foram uma ferramenta útil 
na pesquisa de biologia do câncer de células cancerosas renaise, ao mesmo tempo, permitem 
uma triagem eficaz da toxicidade de drogas. Os autores referidos confirmam que, segundo os 
resultados obtidos, para cultura de estruturas de câncer 3D, meios de vários componentes, 
 
 9 
 
incluindo com/sem soro e componentes xenogênicos, podem ser recomendados. Concluiu-se 
que o modelo proposto pelos autores imita melhor o microambiente tumoral in vivo e, portanto 
pode se tornar uma ferramenta para futuros estudos clínicos. 
 
Em concordância com o estudo de Maliszewska-Olejniczak et al., (2018) e Acikgoz et 
al., (2021), Thongsin e Wattanapanitch (2022) e Wardwell-Swanson et al., (2020) também 
utilizaram o matrigel como matriz extra-celular para a manutenção da pluripotência in vitro em 
 seus cultivos celulares. 
 
Candini et al., (2019) desenvolveram um biorreator de cultura de células 3D, 
denominado VITVO, utilizando gel de colágeno do tipo I, plano, portátil e versátil que pode 
ser carregado com células tumorais e/ou normais em combinação que podem ser monitoradas 
usando uma variedade de leituras. A tecnologia VITVO é uma ferramenta 3D e inovadora que 
formam um tecido onde essas células podem recriar seu ambiente com maior nível de 
complexidade e de maneira simples. O sistema foi testado usando células tumorais primárias 
colhidas de pacientes com câncer de pulmão como um ensaio funcional preditivo inovador para 
a resposta do câncer a inibidores de checkpoint. Este biorreator possui vários recursos novos no 
campo de pesquisa da cultura 3D, representando uma ferramenta válida útil para investigações 
de câncer, exames de drogas e outras abordagens toxicológicas. 
 
Além disso, o dispositivo sustentou o crescimento 3D de linhagens de células tumorais 
representativas de vários tipos de câncer, como adenocarcinoma de pâncreas e mama, sarcoma 
e glioblastoma. As células repovoaram a matriz fina que estava completamente separada do 
espaço exterior por duas membranas permeáveis a gás e foi monitorada em tempo real usando 
microscopia e luminometria, mesmo após o transporte. 
 
Acerca das vantagens dos modelos 3D sobre os 2D, Wardwell-Swanson et al., (2020) 
reforçam que os modelos 3D estão rapidamente ganhando espaço para aplicações de descoberta 
de medicamentos devido às suas características morfológicas aprimoradas, complexidade 
celular, longa vida útil em cultura e maior relevância fisiológica em relação aos modelos de 
cultura 2D. Thongsin e Wattanapanitch (2022) corrobora com Wardwell-Swanson et al., (2020) 
 
 
 10 
 
explicando que os modelos tumorais 2D apresentam menor complexidade estrutural e não 
conseguem mimetizar a condição fisiológica do microambiente tumoral. 
 
Não há dúvida de que os modelos de cultura de células 3D, ao mimetizar melhor as 
condições in vivo, têm promovido grandes avanços em diversas áreas do conhecimento, 
incluindo a influência do microambiente em diversas propriedades celulares como expressão 
de genes e proteínas, proliferação, morte, migração e diferenciação, morfogênese, modelagem 
de doenças e ensaios de citotoxicidade para avaliação de novos fármacos. 
 
Além disso, tais sistemas abrem a possibilidade de estudos personalizados, com o 
cultivo de células extraídas de tecidos ex vivo (culturas primárias) em sistemas mais 
fisiológicos, por exemplo. Assim, cada indivíduo teria suas próprias células cultivadas em 
diferentes modelos e sua resposta celular seria testada contra drogas a serem estudadas para o 
desenvolvimento de medicamentos ou terapias específicas para o indivíduo em questão. A 
maioria desses modelos permite fácil manipulação, teste rápido de hipóteses e análise em tempo 
real quando comparados aos modelos in vivo (DA COSTA, 2018). 
 
Portanto, esses sistemas são candidatos a métodos alternativos ao uso de animais 
experimentais. De fato, em algumas áreas, como na citotoxicidade cosmética, modelos 3D in 
vitro estão sendo usados em substituição aos testes in vivo, proibidos em vários países. No 
entanto, mesmo nessa área, algumas limitações do modelo devem ser consideradas (DA 
COSTA, 2018). 
 
A utilização de modelos 3D de cultura em substituição ao uso de animais experimentais 
deve levar em conta que mesmo os modelos mais complexos representam apenas parcialmente 
as características dos órgãos e tecidos. Em outras palavras, o microambiente é mais simples do 
que o observado in vivo e, portanto, vários mecanismos fisiopatológicos não são reproduzidos. 
Em organismo in vivo, vários sistemas interagem sendo o microambiente, mais complexo, com 
contribuição de células dos sistemas nervoso, linfátivo e hematopoiético, além do sistema 
vascular. Os macrófagos, células dendríticas, células apresentadoras de antígenos, linfócitos, 
entre outros, criam o microambiente, mas estão ausentes na maioria dos modelos, 
comprometendo a valiação dos efeitos inflamatórios e da hipersensibilidade, por exemplo. 
 
 11 
 
Os sistemas de cultura desenvolvidos até então, além das limitações espaciais, possuem 
limitações temporais, pois são sistemas que mimetizam eventos de curta duração, enquanto os 
eventos in vivo se sucedem, ou seja, podem progridir. Contudo, ressalta-se a importância das 
culturas celulares 3D para os estudos e experimentos de diversos tipos, tais como a investigação 
de respostas celulares, bem como crescimento e desenvolvimento de tecidos, propriedades de 
agentes cancerígenos, efeitos de drogas, dentre outros. 
 
o modelo 3D tem sido bastante utilizado para pesquisa de drogas e tratamentos, assim 
como na área de avaliação toxicológica, na área de cosmética, carcinogênese etc. A escolha do 
modelo deve levar em consideração não apenas o tipo de tecido alvo, mas também o efeito que 
se pretende averiguar, pois as vantagens, assim como as limitações, são típicas de cada modelo. 
 
O aspecto bastante inovador dos modelos de cultura 3D é acompanhado por desafios 
à sua validação como modelo substituto dos testes clássicos in vivo. Um aspecto fundamental, é 
a reprodutibilidade dos resultados, que depende da harmonização de protocolos, da 
padronização dos métodos de cultura nos diferentes laboratórios, das boas práticas em métodos 
in vitro, da realização de testes multilaboratoriais, da automatização dos métodos de análise e 
da avaliações de impactos adversos, conforme recomendado por órgãos de regulação 
internacionais, como a Organização para Cooperação e Desenvolvimento. 
 
 12 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Os experimentos e pesquisas com animais é utilizado desde os tempos remotos, no 
século II d.C Galeno o “ pai da farmacia” permitu através dos seus experimentos com animais, 
avanços e conhecimentos na anatomia, fisiopatologia, farmacologia. Contudo ao longo do 
tempo seu uso motiva discussões tanto no ambito social quanto científico. Esses conflitos 
desencadearan a elaboração de legislações e normas bioéticas, como o principio dos 3 R 
(refinamento, redução, substituição) que tem por objetivo reduzir, minimizar e até substituir o 
uso desses animais para experimentação. 
 
É valido ressaltar que a pesquisa com a utilização de animais ainda é indispensavel em 
muitas linhas de pesquisa, devido a sua semelhança fisiológica com os humanos que não se 
consegue ser respondidas por meios alternativos. Contudo, os avanços da biotecnologia etécnicas biomoleculares na pesquisa cientifica, possibilitou a introdução de novos meios que 
viesse a se assemelhar com a complexidade do microambiente humano. Os modelos de cultura 
3D como método alternativo para a substituição de animais tem sido uma grande aposta 
principalmente área de pesquisa oncológica, uma vez que que as culturas 3D com linhagens 
tumorais atuam como ferramenta promissora na criação de condicões in vitro das interações da 
células cancerigenas em um organismo in vivo, permitindo uma análise mais fidedigna do que 
acontece em um ambiente tumoral. 
 
Apesar de alguns desafios, que devem ser minimizados a partir da ampliação de novos 
estudos no método 3D. Esses sistemas de cultura são um passo em direção a modelos mais 
próximos da complexidade dos tecidos. Colaborando assim para o teste, avaliação e 
desenvolvimento de fármacos. Além disto viabiliza o densenvolvimento de novas terapias como 
o apromimoramento de abordagens terapêuticas mais precisas e personalizadas para diversas 
doenças oncológicas.
 
13 
6. REFERÊNCIAS 
 
ABC DO CÂNCER, abordagens básicas para o controle do câncer / Instituto Nacional de 
Câncer (INCA). Disponivel em: 
<https://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/abc_do_cancer.pdf>. – Rio de Janeiro : Inca, 
2011. Acesso em: 12 abr. 2022. 
 
ACIKGOZ, E., a et al. Sonic hedgehog signaling is associated with resistance to zoledronic 
acid in CD133high/CD44high prostate cancer stem cells. Disponivel em: 
<https://doi.org/10.1007/s11033-021-06387-w>. Mol Biol Rep 48, 3567–3578 (2021). 
 
ALMEIDA, Mariana Gaspar de. Evaluating the impact of 2D, 3D static and 3D microfluidic 
tissue culture conditions on the in vitro response of cancer cells to chemotherapeutic 
agents. 2021. 
 
AMARAL, Robson Luis Ferraz do. Análise comparativa de diferentes sistemas de cultivo 
tridimensionais para estabelecimento de um modelo in vitro de câncer de bexiga para 
ensaios de eficácia terapêutica. 2020. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). 
Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (PCARP/BC) Ribeirão Preto. 
 
AMARAL, Jônatas Bussador do; MACHADO-SANTELLI, Gláucia Maria. A cultura de 
células em 3 dimensões e a sua aplicação em estudos relacionados a formação do 
lúmen. Naturalia, São Paulo: Naturalia, ed. v. 34 (2011), 11 mar. 2011. Disponível em: 
https://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/naturalia/article/view/40399. Acesso 
em: 7 mai. 2021. 
 
AVANTOR. Matriz de membrana basal Corning Matrigel. (s/d). Disponível em: 
<https://pt.vwr.com/store/product/826102/matriz-de-membrana-basal-corning-matrigel> 
 
BARBOSA, Brenna et al. Histórico do desenvolvimento do cultivo de células animais. Uma 
Revisão. Revista Brasileira de Higiene e Sanidade Animal, v. 9, n. 2, p. 334-347, 2015. 
 
BORGES-OSÓRIO, Maria R.; ROBINSON, Wanyce M. Genética Humana. 3 ed. Artmed 
Editora, 2013. 
 
CALDAS, Cristina.Vida, morte e imortalidade: desvendando a história das células HeLa. 
Disponível em: <http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-
67252010000200008>. Cienc.Cult. [online]. 2010, vol.62, n.2, pp.17-18. 
 
CAMPOS, Camila Lovaglio. Estudos alternativos: redução do uso de animais para 
manutenção e análises da virulência de Leptospirose usando cultura celular 
tridimensional (3D). 2020. 
 
CANDINI, Olivia et al. Uma nova plataforma 3D in vitro para investigações pré-clínicas 
em testes de drogas, terapia genética e imuno-oncologia. Disponivel em: 
<https://doi.org/10.1038/s41598-019-43613-9>. Sci Rep 9, (2019). 
 
 
https://doi.org/10.1007/s11033-021-06387-w
https://bv.fapesp.br/pt/dissertacoes-teses/199865/analise-comparativa-de-diferentes-sistemas-de-cultivo-tridim
https://bv.fapesp.br/pt/dissertacoes-teses/199865/analise-comparativa-de-diferentes-sistemas-de-cultivo-tridim
https://bv.fapesp.br/pt/dissertacoes-teses/199865/analise-comparativa-de-diferentes-sistemas-de-cultivo-tridim
http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252010000200008
http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252010000200008
https://doi.org/10.1038/s41598-019-43613-9
 
 
14 
 
CAREY-EWEND, Abigail G. et al. Desenvolvendo modelos tridimensionais bioinspirados 
de câncer cerebral para avaliar a terapia de células-tronco neurais tumorais. Disponivel 
em:<https://doi.org/10.1089/ten.TEA.2020.0113>. Engenharia de tecidos. Parte A, 27(13-14), 
857–866. 
 
CARRERA PÁEZ, Laura Camila et al. Comparación del cultivo celular de HeLa y HEp-2: 
Perspectivas de estudios con Chlamydia trachomatis. Nova, v. 13, n. 23, p. 17-29, 2015. 
 
CELIS, Julio E. (Ed.). Cell biology: a laboratory handbook. Elsevier, 2005. 
 
CIENTIFICAMENTE. Cultivo de células animais. (s/d). Disponível em: https://cientifica-
mente.webnode.com/biologia/biotecnologia/cultivo-de-celulas-animais/. Acesso em: 12 abr. 
2022. 
 
DA COSTA, Marianna Cavalheiro et al. Modelos tridimensionais de cultura de células: 
aproximando o in vitro do in vivo. Vigilância Sanitária em Debate, v. 6, n. 1, p. 72-83, 2018. 
 
DE CARVALHO, Daniela Schimitz et al. Aspectos gerais epidemiológicos da mortalidade 
por câncer de mama feminino no brasil e no mundo. Anais do Simpósio de Enfermagem, v. 
1, n. 1, 2019. 
 
INSTITUTO NACIONAL DE CÂNCER - INCA. Como se comportam as células 
cancerosas? 2020. Disponível em: https://www.inca.gov.br/como-se-comportam-celulas- 
cancerosas. Acesso em: 24 abr. 2022. 
 
KASVI. Cultura celular: estudo das células e técnicas de cultivo. 2018. Disponível em: 
https://kasvi.com.br/cultura-celular-estudo-das-celulas-tecnicas-de-cultivo/. Acesso em: 24 abr. 
2022. 
 
KELZ, Rosine. Tissue culture and biological time: Alexis Carrel, Henri Bergson and the 
plasticity of living matter. BioSocieties, p. 1-19, 2021. 
 
KHAN ACADEMY. A matriz extracelular e a parede celular. (s/d). Disponível em: 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-junctions-and- 
extracellular-structures/a/the-extracellular-matrix-and-cell-wall. 
 
LAKATOS, Eva Maria; MARCONI, Marina de Andrade. Metodologia do trabalho científico: 
projetos de pesquisa/ pesquisa bibliografica/ teses de doutorado, dissertações de mestrado, 
trabalhos de conclusão de curso – 8. ed. – [4. Reimpr.]. - São Paulo: Atlas, 2020. 
 
MALISZEWSKA-OLEJNICZAK, Kamila et al. Development of extracellular matrix 
supported 3D culture of renal cancer cells and renal cancer stem cells. Cytotechnology,v. 
71,n. 1, p. 149-163, 31 dez. 2018. Springer Science and Business Media LLC. 
 
MOLINARO, Etelcia Moraes; CAPUTO, Luzia Fátima Gonçalves; AMENDOEIRA, Maria 
Regina Reis (Org.). Conceitos e métodos para a formação de profissionais em laboratórios 
de saúde. v. 2. Cap 5 – Cultivo Celular. Rio de Janeiro: EPSJV; IOC, 2010. v. 2. 254 p. 
 
https://doi.org/10.1089/ten.TEA.2020.0113
http://www.inca.gov.br/como-se-comportam-celulas-
http://www.inca.gov.br/como-se-comportam-celulas-
 
 15 
 
MOLIN, Graziela Zibetti Dal. Tipos de câncer/câncer do colo uterino. Estadão, Março 2022. 
Disponivel em: https://vencerocancer.org.br/tipos-de-cancer/cancer-do-colo-uterino/cancer-
de-colo-do-utero-o-que-e/>. Acesso em: 02 ago. 2022 
 
MUGURUMA, Masako et al. Differences in drug sensitivity between two-dimensional and 
three-dimensional culture systems in triple-negative breast cancer cell lines. Biochemical 
And Biophysical Research Communications, v. 533, n. 3, p. 268-274, dez. 2020. Elsevier BV. 
 
Oliveira, B. & Lopes, C., Matriz extracelular – Pathologika. Available at. 2016. Disponivel 
em: <https://pathologika.com/histologia/matriz-extracelular/>. Acesso em 13 jun. 2022 
 
PANTEL, K., ALIX-PANABIÈRES, C. & RIETHDORF, S. Cancer 
micrometastases. Disponivel em: <https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2009.44>. Nature 
Reviews Clinical Oncology , 339–351 (2009). 
 
PROMEGA. CellTiter-Glo® 3D Cell Viability Assay. [s/d]. Disponívelem: 
<https://www.promega.com.br/products/cell-health-assays/cell-viability-and-cytotoxicity- 
assays/celltiter-glo-3d-cellviabilityassay/?catNum=G9681>. 
 
Ramos, Adriano Tony et al. Tumores em animais de produção: aspectos comparativos. 
Ciência Rural [online]. 2008, v. 38, n. 1, pp. 148-154. Disponível 
em:<https://doi.org/10.1590/S0103-84782008000100024>. Epub 14 Dez 2007. ISSN 1678-
4596. 
 
 RICHARDSON, M. Fundamentos da metodologia cientifica. São Paulo, 1999. 
 
SANARMED. Reparo de Tecidos: entenda mais sobre a Regeneração Tecidual. 2019 
Disponível em: <https://www.sanarmed.com/regeneracao-e-reparo-de-tecidos>. Acesso em: 06 
mai. 2021. 
 
SANARMED. Matriz Extracelular: o que é e tudo sobre as junções celulares. 2019 Disponível 
em: <https://www.sanarmed.com/matriz-extracelular >. Acesso em: 06 mai. 2021. 
 
SANTOS, Ma. Vanessa dos. Níveis de organização do corpo humano. Biologia net. [s.d]. 
Disponível em: <https://www.biologianet.com/anatomia-fisiologia-animal/niveis-organizacao-
corpo-humano.htm>. Acesso em: 06 out. 2021 
 
SANTOS, Lubna Karine Beserra et al. Assessment of In Vitro Anti-melanoma Potential of 
Ephedranthus pisocarpus RE Fr. Anticancer Research. v. 40, n. 9, p. 5015-5024, 2020. 
 
SOUSA, Alexandra Sofia Alves de. Avaliação e suporte nutricional no doente com cancro 
do foro esófago-gástrico: monografia: assessment and nutritional support in esophageal 
and gastric cancer patients. Disponivel em: https://hdl.handle.net/10216/54779>.2008. 
 
STAMATIALIS, Dimitrios F. et al. Medical applications of membranes: Drug delivery, 
artificial organs and tissue engineering. Journal of Membrane Science, v. 308, n. 1-2, p. 1- 34, 
2008. 
 
 
https://pathologika.com/histologia/matriz-extracelular/
https://doi.org/10.1038/nrclinonc.2009.44
http://www.promega.com.br/products/cell-health-assays/cell-viability-and-cytotoxicity-
http://www.promega.com.br/products/cell-health-assays/cell-viability-and-cytotoxicity-
https://www.sanarmed.com/regeneracao-e-reparo-de-tecidos
https://hdl.handle.net/10216/54779
 
16 
 
THONGSIN N, WATTANAPANITCH M. A three-dimensional immune-oncology model 
for studying in vitro primary human NK cell cytotoxic activity. PLoS One. 2022 Mar 
21;17(3):e0264366. doi: 10.1371/journal.pone.0264366. PMID: 35312698; PMCID: 
PMC8936498. 
 
TOFANI, Larissa Bueno. Estabelecimento de sistemas de cultivo tridimensionais (3D) 
utilizando células de câncer de ovário como plataforma para ensaios de toxicidade. 2019. 
Tese (Doutorado em Medicamentos e Cosméticos) - Faculdade de Ciências Farmacêuticas de 
Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2020. doi:10.11606/T.60.2020.tde-
22092021-143825. Acesso em: 05 jan. 2022 
 
VILELA, Joice Aline Pires; DA CUNHA, Rosiane Lopes. High acyl gellan as an emulsion 
stabilizer. Carbohydrate polymers, v. 139, p. 115-124, 2016. 
 
WARDWELL-SWANSON, Judith et al. A Framework for Optimizing High-Content 
Imaging of 3D Models for Drug Discovery. Slas Discovery, [S.L.], v. 25, n. 7, p. 709-722, 
ago. 2020. Elsevier BV. 
 
ZHU, Zhen-Wei et al. A novel three-dimensional tumorsphere culture system for the 
efficient and low-cost enrichment of cancer stem cells with natural polymers. Disponível 
em https://doi.org/10.3892/etm.2017.5419. Experimental and Therapeutic Medicine, 1 nov. 
2017. 
 
 
 
 
 
 
https://doi.org/10.3892/etm.2017.5419