organoides de nueva generación crecen y funcionan como verdaderos tejidos

Uno de inmediato puede apreciar el valor de organoides tanto para la investigación y la medicina: de la investigación biológica básica para el desarrollo de fármacos y pruebas, organoides podrían complementar la experimentación con animales, proporcionando tejidos humanos sanos o enfermos, acelerar el largo viaje desde el laboratorio al ensayo clínico. Más allá de eso, no es ya el murmullo de la tecnología organoid quizá se utiliza para reemplazar tejidos dañados u órganos, incluso en el futuro: toma tallos células del paciente y hacer crecer en un nuevo hígado, corazón, riñón o pulmón.

Hasta ahora, los métodos establecidos de la toma de organoides vienen con inconvenientes considerables: las células madre se incontrolable en los tejidos circulares y cerrados que tienen una vida útil corta, así como tamaño y forma no fisiológica, todos los cuales dan lugar a incoherencia anatómica y / o fisiológico general con órganos de la vida real.

Ahora, los científicos del grupo dirigido por Matthias Lütolf en el Instituto de Bioingeniería de la EPFL han encontrado la forma de las células madre "guía" para formar un organoid intestinal que se ve y funciona igual que un tejido real. Publicado en Nature, el método explota la capacidad de las células madre para crecer y organizarse a lo largo de un andamio en forma de tubo que imita la superficie del tejido nativo, colocado dentro de un chip de microfluidos (un chip con pequeños canales en los que pequeñas cantidades de líquidos puede ser manipulado con precisión).

Los investigadores EPFL utilizan un láser para esculpir este andamio en forma de gut-dentro de un hidrogel, una mezcla suave de las proteínas reticuladas encuentra en la matriz extracelular de la tripa apoyo a las células en el tejido nativo. Además de ser el sustrato sobre el que las células madre podrían crecer, el hidrogel por lo tanto también proporciona la forma o "geometría" que construir el tejido intestinal final.

Una vez sembrado en el intestino como andamio, en cuestión de horas, las células madre repartidas en el andamio, formando una capa continua de células con sus estructuras de las criptas y vellosidades característicos-como dominios. Luego vino la sorpresa: los científicos descubrieron que las células madre sólo "sabían" cómo organizar a sí mismos con el fin de formar una pequeña intestino funcional.

"Parece que la geometría del andamio hidrogel, con sus cavidades en forma de cripta, influye directamente en el comportamiento de las células madre para que se mantengan en las cavidades y se diferencian en las zonas exteriores, al igual que en el tejido nativo", dice Lütolf. Las células madre no acaban de adoptar a la forma del andamio, que producen todos los tipos de células diferenciadas clave que se encuentran en el intestino real, con algunos tipos de células especializadas raras y no se encuentran normalmente en organoides.

tejidos intestinales son conocidos por las más altas tasas de rotación de células en el cuerpo, resultando en una enorme cantidad de células muertas de arrojar acumulan en el lumen de los organoides clásicos que crecen como esferas cerradas y requieren semanal rompen en fragmentos pequeños de mantener en cultivo. "La introducción de un sistema de microfluidos nos permitió eficiente perfuse estos mini-agallas y establecer un sistema homeostático organoid vivido largo en el que se equilibran nacimiento y muerte celular", dice Mike Nikolaev, el primer autor del artículo.

Los investigadores demuestran que estos intestinos en miniatura comparten muchas características funcionales con sus homólogos en vivo. Por ejemplo, pueden regenerarse después de daño tisular masivo y que pueden ser usados ​​para modelar procesos inflamatorios o interacciones huésped-microbio de una manera no posible anteriormente con cualquier otro modelo de tejido cultivado en el laboratorio.

Además, este enfoque es ampliamente aplicable para el crecimiento de tejidos en miniatura a partir de células madre derivadas de otros órganos tales como el pulmón, el hígado o el páncreas, y a partir de biopsias de pacientes humanos. "Nuestros programas de trabajo que la ingeniería de tejidos se puede utilizar para controlar el desarrollo y acumulación organoid organoides de nueva generación con alta relevancia fisiológica, abriendo perspectivas interesantes para el modelado de enfermedades, descubrimiento de fármacos, el diagnóstico y la medicina regenerativa", dice Lütolf.