Next-gen organoids groei en funksie as 'n ware weefsel

'N Mens kan onmiddellik waardeer die waarde van organoids vir beide navorsing en medisyne: van basiese biologiese navorsing te ontwikkel dwelm- en toetsing, kan organoids vul dier toets deur die verskaffing van 'n gesonde of siek menslike weefsel, bespoedig die lang reis van laboratorium aan kliniese proef. Behalwe dat daar is reeds die fluister van organoid tegnologie dalk gebruik vir die vervanging van beskadigde weefsel of selfs organe in die toekoms: neem stamme selle van die pasiënt en groei hulle in 'n nuwe lewer, hart, niere, of long.

Tot dusver vasgestel metodes van die maak van organoids kom met 'n aansienlike nadele: stamselle ontwikkel onbeheersd in omsendbrief en geslote weefsel wat 'n kort lewensduur het, sowel as nie-fisiologiese grootte en vorm, wat almal lei tot algehele anatomiese en / of fisiologiese teenstrydigheid met die werklike lewe organe.

Nou, wetenskaplikes van die groep onder leiding van Matthias Lütolf by Instituut vir Bio-ingenieurswese EPFL se het 'n manier om "gids" stamselle om 'n derm organoid vorm gevind wat lyk en funksies net soos 'n ware weefsel. Gepubliseer in Nature, die metode wedervaringe die vermoë van stamselle om te groei en te organiseer hulself langs 'n buisvormige steier wat lyk soos die oppervlak van die inheemse weefsel, geplaas in 'n microfluidic chip (a chip met min kanale waarin klein hoeveelhede van vloeistowwe kan wees juis gemanipuleer).

Die EPFL navorsers gebruik 'n laser op hierdie gut-vormige steier binne 'n tuberculose sculpt, 'n sagte mengsel van kruisgebind proteïene gevind in ekstrasellulêre matriks die derm se ondersteuning van die selle in die moedertaal weefsel. Behalwe dat die substraat waarop die stamselle kan groei, die tuberculose bied dus ook die vorm of "meetkunde" wat die finale derm weefsel sou bou.

Sodra gekeurde in die derm-agtige steier, binne enkele ure, die stamselle versprei oor die steier, die vorming van 'n deurlopende laag selle met sy kenmerkende grafkelder strukture en villus-agtige gebiede. Toe kom die verrassing: die wetenskaplikes het bevind dat die stamselle net "geweet" hoe om hulself te reël ten einde 'n funksionele klein ingewande te vorm.

"Dit lyk asof die meetkunde van die tuberculose steier, met sy grafkelder-vormige holtes, direk invloed op die gedrag van die stamselle sodat hulle in die holtes en onderskei in die gebiede buite in stand gehou word, net soos in die moedertaal weefsel," sê Lütolf. Die stamselle nie net aan te neem om die vorm van die steier, het hulle al die sleutel onderskei seltipes wat in die werklike derm, met 'n paar seldsame en gespesialiseerde sel tipes normaalweg nie gevind in organoids.

Derm weefsel is bekend vir die hoogste omset sel tariewe in die liggaam, wat lei tot 'n massiewe bedrag van werp dooie selle opbou in die lumen van die klassieke organoids wat groei as geslote gebiede en vereis weeklikse afbreek in klein fragmente om hulle in stand te hou in kultuur. "Die bekendstelling van 'n microfluidic stelsel kon ons doeltreffend perfuse hierdie mini-guts en 'n lang duur homeostatiese organoid stelsel waarin sel geboorte en dood is gebalanseer," sê Mike Nikolaev, die eerste skrywer van die papier.

Die navorsers toon dat hierdie miniatuur ingewande deel baie funksionele eienskappe met hul in vivo eweknieë. Byvoorbeeld, kan hulle herstel ná massiewe weefselskade en dit gebruik kan word om inflammatoriese prosesse of gasheer-mikrobe interaksies model in 'n manier wat nie voorheen moontlik met enige ander weefsel model in die laboratorium gekweek.

Daarbenewens het hierdie benadering is oor die algemeen van toepassing vir die groei van miniatuur weefsel van stamselle verkry uit ander organe soos die longe, lewer of pankreas, en van biopsies van menslike pasiënte. "Ons werk toon dat weefsel ingenieurswese gebruik kan word om organoid ontwikkeling en bou next-gen organoids met 'n hoë fisiologiese belang beheer, die opening van opwindende perspektiewe vir siekte modellering, dwelm ontdekking, diagnose en regeneratiewe medisyne," sê Lütolf.