El cultivo in vitro de células madre cancerosas (CSC, según su sigla en inglés) y el estudio de su comportamiento biológico constituyen un importante método para la investigación del cáncer que contribuye a comprender su rol crucial en la invasión tumoral, la metástasis y la recurrencia. Una de las claves del éxito de los medicamentos antitumorales consiste en que atacan específicamente las CSC. Sin embargo, solo unas pocas células tumorales son CSC, por lo que el enriquecimiento y el cultivo de las mismas a fin de generar un volumen in vitro suficiente resulta esencial para expandir el conocimiento. En la actualidad, se emplean andamios 3D para investigar el comportamiento de las células tumorales y enriquecer las CSC, pero su baja producción y complejo proceso de producción impiden su aplicación masiva.  Por lo tanto, el desarrollo de un método eficiente de aislamiento, enriquecimiento y cultivo in vitro de CSC constituye una tarea extremadamente importante y necesaria.
Recientemente, Fu et al. presentaron una estrategia eficiente y económica que emplea papel de filtro normal para efectuar el enriquecimiento de CSC in vitro. ¿Qué los inspiró a utilizar un simple papel de filtro para cultivar CSC?
Un criterio para identificar la presencia de CSC en un medio de cultivo celular es la formación de estructuras 3D en forma de esfera. Por lo general, estos cultivos celulares se realizan con plataformas para cultivo celular de adherencia ultra baja. La superficie de baja adherencia posee una hidrofilicidad elevada que puede inhibir fuertemente la adherencia celular hidrofóbica inducida por la interacción. Además, de acuerdo con informes anteriores, se ha comprobado que una elevada hidrofilicidad resulta favorable para la formación de esferas 3D. Por otro lado, muchos estudios han presentado que el papel no solo posee alta biocompatibilidad, sino también fibras de celulosa hidrofílica y una estructura porosa fibrosa capaces de proporcionar un andamio 3D y los nutrientes para emular el microambiente propicio para el crecimiento celular. De este modo, concluyeron que las CSC podrían crecer adecuadamente en sustratos a base de papel y se prepararon para comprobarlo.

Figura 1: Cultivo celular mediante placas comerciales para cultivo tisular.
En este estudio, se cultivaron líneas celulares de cáncer de próstata (DU 145 y LNCap) sobre placas comerciales para cultivo tisular (TCP, según su sigla en inglés) y papeles de filtro con las mismas condiciones de cultivo. Las células cultivadas en las TCP y en el papel de filtro mostraron claras diferencias después de las 48 horas. Las células de las TCP mostraron la proliferación celular normal con morfologías trigonales. Por el contrario, los agregados celulares sobre el papel de filtro presentaron una distribución uniforme, en especial en los nichos que se encuentran entre las fibras celulosas, donde se encontraron esferoides.  Además, el estudio revela que la agregación y formación de esferoides de células en andamios 3D de materiales poliméricos tarda entre 5 y 10 días o incluso varias semanas, mientras que los autores observaron la formación de esferoides en el andamio de papel de filtro en tan solo 24 horas. A partir de estos resultados, es posible concluir que la formación de esferoides celulares se puede lograr correctamente en papel de filtro. Al haber detectado que el aislamiento y el cultivo de células esferoides para los análisis in vitro y el desarrollo de fármacos pueden realizarse en papel de filtro, los autores se dispusieron a identificar el tipo de papel más adecuado.
Para comprender los efectos de los materiales de papel en la formación de células esferoides, el estudio utilizó papel de filtro y papel de arroz hidrofílico como plataformas para cultivo celular. Las pruebas celulares mostraron la formación espontánea de esferoides 3D en el papel de filtro, mientras que las células sobre el papel de arroz mostraron morfologías poligonales o trigonales comparables con lo observado en las placas TCP.  Para comprender los motivos de la diferencia de comportamiento, se investigaron las propiedades fisicoquímicas de ambos materiales de papel.

Figura 2: Ángulos de contacto en papel de filtro (izq.) y papel de arroz (der.)
Las mediciones SEM mostraron que la estructura secundaria que rodea las fibras de celulosa del papel de arroz presentó más lisura que la del papel de filtro.  Los dos materiales de papel también presentaron diferente hidrofilicidad. Durante las mediciones de ángulos de contacto con agua, se observó un ángulo de alrededor de 53° sobre el papel de arroz mientras que la mojabilidad del papel de filtro fue muy intensa, lo que condujo a una diseminación completa. A partir de estos hallazgos, los autores concluyeron que la demora de la adherencia celular sobre el papel de filtro se produce debido a la fuerte hidrofilicidad. El acoplamiento celular (docking) se vio facilitado por una estructura esponjosa alrededor de las fibras de celulosa, que proporciona suficientes nichos porosos para promover la formación de esferoides celulares.
En general, este trabajo demuestra que es posible aplicar de manera eficiente los papeles de filtro biocompatibles de bajo costo a fin de aislar y enriquecer las CSC en cantidades suficientes y con buena troncalidad. Además, los autores sugirieron que las propiedades de mojabilidad y la estructura esponjosa del papel de filtro poseen efectos beneficiosos en la formación de esferoides celulares. Las células cultivadas en papel de filtro constituyen un método ideal y eficiente en cuanto al costo para aislar CSC en la investigación de fármacos antitumorales.
En esta investigación, se utilizó el equipo OCA 15EC (DataPhysics Instruments GmbH, Alemania) para las mediciones de ángulos de contacto.
Para más información, consulte el siguiente artículo: Spontaneous formation of tumor spheroid on a hydrophilic filter paper for cancer  stem cell enrichment; Jing Fu, Ying Zhou, Xiao Shi, Yue Jun Kang, Zhi Song Lu, Yuan Li, Chang Ming Li y Ling Yu; Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2019 174,  426–434