Разработан новый метод увеличения размеров мини-органов, используемых в медицинских исследованиях

Исследователи из Кембриджского университета использовали свой метод для культивирования и выращивания «мини-дыхательных путей», впервые получивший трубчатый органоид без какой-либо внешней поддержки.
Используя форму, изготовленную из специального полимера, исследователи смогли определить размер и форму мини-дыхательных путей, выращенных из стволовых клеток взрослых мышей, а затем вынуть их из формы, когда они достигли точки, в которой они могли бы поддерживать себя.
В то время как органоиды, которые в настоящее время используются в медицинских исследованиях, находятся в микроскопическом масштабе, метод, разработанный командой Кембриджа, может позволить вырастить версии органов в натуральную величину.

Их результаты опубликованы в журнале Advanced Science.
Органоиды – это крошечные трехмерные клеточные ансамбли, которые имитируют расположение клеток полностью выросших органов.

Они могут быть полезным способом изучить биологию человека и то, как она может пойти не так при различных заболеваниях, и, возможно, как разработать индивидуальные или восстанавливающие методы лечения. Однако их сборка в более крупные органные структуры остается проблемой.

Другие исследовательские группы экспериментировали с методами 3D-печати для разработки мини-органов большего размера, но для этого часто требуется внешняя опорная конструкция.

«Мини-органы очень маленькие и очень хрупкие», – сказал д-р Ян Ян Шери Хуанг из Кембриджского инженерного факультета, который руководил исследованием. "Чтобы увеличить их масштаб, что повысило бы их полезность в медицинских исследованиях, нам нужно найти правильные условия, которые помогут клеткам самоорганизоваться."

Хуанг и ее коллеги предложили новый подход к конструированию органоидов под названием Multi-Organoid Patterning and Fusion (MOrPF) для выращивания миниатюрной версии дыхательных путей мыши с использованием стволовых клеток. Используя эту технику, ученые добились более быстрой сборки органоидов в дыхательные трубки с непрерывными проходами. Мини-дыхательные пути, выращенные с использованием метода MOrPF, показали потенциал для увеличения, чтобы соответствовать структурам живых органов по размеру и форме, и сохраняли свою форму даже при отсутствии внешней поддержки.

Методика MOrPF состоит из нескольких этапов. Во-первых, полимерная форма – такая как миниатюрная версия формы для торта или желе – используется для формирования группы из множества небольших органоидов.

Гроздь высвобождается из плесени через один день, а затем выращивается еще две недели. Кластер становится единой трубчатой ​​структурой, покрытой внешним слоем клеток дыхательных путей.

Процесс формования достаточно продолжителен, чтобы внешний слой ячеек сформировал оболочку вокруг всего кластера. В течение двух недель дальнейшего роста внутренние стенки постепенно исчезают, что приводит к полой трубчатой ​​структуре.
«Постепенное созревание клеток действительно важно», – сказал д-р Джу-Хён Ли из Кембриджского института стволовых клеток Кембриджского института стволовых клеток, который руководил исследованием. "Ячейки должны быть хорошо организованы, прежде чем мы сможем освободить их, чтобы структуры не рухнули."
Кластер органоидов можно представить как мыльные пузыри, первоначально упакованные вместе, чтобы сформировать форму формы.

Чтобы из скопления сжатых пузырей слиться в один гигантский пузырь, необходимо разрушить внутренние стенки. В процессе MOrPF слитые кластеры органоидов высвобождаются из формы для роста в плавающих условиях без каркаса, так что клетки, образующие внутренние стенки слитого кластера, могут быть извлечены из кластера. Форму можно сделать разных размеров или форм, чтобы исследователи могли заранее определить форму готового мини-органа.

«Интересно то, что если вы думаете о мыльных пузырях, получающийся в результате большой пузырь всегда имеет сферическую форму, но особые механические свойства клеточной мембраны органоидов заставляют полученную плавленую форму сохранять форму формы», – сказал соавтор. Профессор Евгений Терентьев из Кембриджской Кавендишской лаборатории.
Команда говорит, что их метод очень похож на естественный процесс образования трубок органов у некоторых видов животных.

Они надеются, что их метод поможет создать биомиметические органы для облегчения медицинских исследований.
Сначала исследователи планируют использовать свой метод для создания трехмерного «органа на чипе», который позволяет осуществлять непрерывный мониторинг клеток в режиме реального времени и может использоваться для разработки новых методов лечения болезней при одновременном сокращении количества животных, используемых в исследованиях. В конце концов, эту технику можно будет использовать и со стволовыми клетками, взятыми у пациента, чтобы в будущем разработать индивидуальные методы лечения.

Исследование было частично поддержано Европейским исследовательским советом, Wellcome Trust и Королевским обществом.

2 комментария к “Разработан новый метод увеличения размеров мини-органов, используемых в медицинских исследованиях”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *