Следователи из Технологического института штата Джорджия и Мичиганского университета сообщают об этом исследовании 23 октября в журнале Nature Cell Biology. Исследование, проведенное в модели животных, было поддержано Национальными Институтами Здоровья, Фондом Крона и Колита и Регенеративным Центром Разработки и Медицины, управляемым Университетом Эмори, Технологическим институтом Джорджии и Университетом Джорджии.Авторы использовали спроектированные гидрогели, чтобы создать 3D окружающую среду роста – известный как матрица – который оказывает оптимальную физическую и биохимическую поддержку для organoid роста.
Более ранние подходы к созданию этой окружающей среды роста, введенной впервые соавтором исследования Джейсоном Спенсом, Адъюнкт-профессором внутренней медицины в Мичиганском университете, использовали естественную матрицу, полученную из опухолевой клеточной линии. Использование продуктов животного происхождения – значительная клиническая проблема из-за потенциальных зоонозных инфекций, которые могут быть распространены между животными и людьми.«Использование мыши, полученная из опухоли матрица ограничила бы любые будущие применения этих organoid технологий в людях и эту работу, открывает дверь в исследование, направленное определенно для клинических заявлений», отметил Асма Насрэт, соавтор исследования и профессор Олдреда Скотта Вартина и директор Экспериментальной Патологии в Медицинской школе Мичиганского университета.В дополнение к разрешению роста organoids в спроектированном гидрогеле в инкубаторе культуры клеток тканей исследовательская группа продемонстрировала, что гидрогель мог действовать как клей, позволяя organoids всовывать место и способствовать, чтобы ранить исцеление, когда пересажено в травмированный кишечник мыши.
Успех мог указать путь к новому типу терапии, нацеленной на возмещение убытков кишечника в людях, и потенциально для того, чтобы возместить убытки в других органах.«Мы показали, что матрица гидрогеля помогает человеческому organoids кишечника (HIOs), прививают в ткань кишечника, что они дифференцируют и ускоряют исцеление раны», сказал Андрес Х. Гарсия, профессор Регентов в Школе Ясменника Технологического института Джорджии Машиностроения. «Эта работа предоставляет доказательство принципа для использования полученного из стволовой клетки человеческого organoids кишечника в терапевтическом урегулировании».
Поскольку гидрогели основаны на определенных синтетических материалах, они предлагают преимущество для потенциального терапевтического использования в теле.«Полностью определенная природа этих синтетических полученных биотехнологическими методами гидрогелей могла сделать их идеальными для использования в человеческих пациентах, если HIOs используются для терапии в будущем», сказал Мигель Кирос, постдокторант Мичиганского университета и автор co-лидерства в исследовании.
Добавленный Насрэт: «В этой работе мы продемонстрировали, что гидрогели облегчают трансплантацию HIOs в травмированный кишечник, предполагая, что эта техника имеет значительные последствия для лечения повреждений кишечника, нанесенных болезнями, такими как воспалительное заболевание кишечника».Синтетическая матрица, развитая в Технологическом институте Джорджии, может быть легко изменена, чтобы удовлетворить потребностям принимаемых клеток. Например, Аспирант Технологического института Джорджии Рикардо Крус-Акуна, автор co-лидерства газеты, экспериментировал с несколькими комбинациями прежде, чем решить, что гидрогель, составленный из 96-процентной воды и содержащий конкретный пептид клеточной адгезии, был идеален для HIOs.Используя крошечный колоноскоп, Кюрос и Крус-Акуна поставили гидрогель, наряду с organoids, в раны, которые были сделаны в кишечнике свободно скомпрометированных мышей.
Внедренные клетки были маркированы так, они могли быть обнаружены позже. После четырех недель HIOs полностью привил в травмированную область, формируя 3D структуры, напоминающие нормальную ткань. Синтетический гидрогель исчез, заменил естественной внеклеточной матрицей, произведенной самими клетками.«Поскольку наша система гидрогеля легко изменена, мы можем просто измениться, другие параметры, чтобы создать механические и биологические свойства желали поддержать много типов клеток или organoids», сказал Гарсия, который держит Рей С. и Франка Х. Нили Чэра. «Специфические особенности могут отличаться для других клеток, предназначенных для различных заявлений».
Как следующие шаги, исследователи хотели бы проверить свою матрицу гидрогеля у животных с нормальными иммунными системами и в моделях болезни. Они, возможно, также должны оптимизировать метод для поставки материала гидрогеля, содержащего HIOs, чтобы заменить трудоемкие методы, используемые в исследовании.
Гарсия, Насрэт и Спенс ожидают, что испытания у больших животных, вероятно, были бы необходимы, прежде чем любые испытания на людях можно было рассмотреть.Вне заявлений кишечника исследователи также изучают использование гидрогелей, чтобы поставить organoids поврежденным почкам и легким.