Al recubrir pequeñas perlas de gel con células madre derivadas de pulmón y luego permitirles autoensamblarse en las formas de los alvéolos encontrados en los pulmones humanos, los investigadores del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre en UCLAhan logrado crear "organoides" pulmonares tridimensionales. El tejido similar a un pulmón cultivado en laboratorio se puede utilizar para estudiar enfermedades, incluida la fibrosis pulmonar idiopática, que tradicionalmente ha sido difícil de estudiar utilizando métodos convencionales.
"Si bien no hemos construido un pulmón completamente funcional, hemos podido tomar células pulmonares y colocarlas en el espacio y patrón geométrico correctos para imitar un pulmón humano", dijo la Dra. Brigitte Gomperts, profesora asociada dehematología / oncología pediátrica y autor principal del estudio.
La fibrosis pulmonar idiopática es una enfermedad pulmonar crónica caracterizada por la cicatrización de los pulmones. La cicatrización hace que los pulmones se vuelvan gruesos y rígidos, lo que con el tiempo provoca un empeoramiento progresivo de la falta de aliento y falta de oxígeno para el cerebro y los órganos vitales. Después del diagnóstico,la mayoría de las personas con la enfermedad viven entre tres y cinco años. Aunque los investigadores no saben qué causa la fibrosis pulmonar idiopática en todos los casos, para un pequeño porcentaje de personas se trata de sus familias. Además, fumar cigarrillos y exponerse a ciertos tipos de polvo puedeaumentar el riesgo de desarrollar la enfermedad.
Para estudiar el efecto de las mutaciones genéticas o los medicamentos en las células pulmonares, los investigadores se han basado previamente en cultivos de células bidimensionales. Pero cuando toman células de personas con fibrosis pulmonar idiopática y las cultivan en estos cultivos planos, las células aparecen"Los científicos realmente no han podido modelar cicatrices pulmonares en un plato", dijo Gomperts, miembro del Centro de Investigación de Células Madre Amplias de UCLA. La incapacidad de modelar la fibrosis pulmonar idiopática en el laboratorio hace que sea difícil estudiar labiología de la enfermedad y diseño de posibles tratamientos.
Gomperts y sus colegas comenzaron con células madre creadas usando células de pulmones adultos. Usaron esas células para recubrir perlas de hidrogel pegajosas, y luego las dividieron en pequeños pozos, cada uno de solo 7 milímetros de ancho. Dentro de cada pozo, las células pulmonarescreció alrededor de las cuentas, lo que las unió y formó un patrón tridimensional distribuido uniformemente. Para mostrar que estos pequeños organoides imitaban la estructura de los pulmones reales, los investigadores compararon los tejidos cultivados en laboratorio con secciones reales de pulmón humano.
"La técnica es muy simple", dijo Dan Wilkinson, un estudiante graduado en el departamento de ciencia e ingeniería de materiales y el primer autor del artículo. "Podemos hacer miles de piezas de tejido reproducibles que se asemejan a los pulmones y contienen células específicas del paciente"
Además, cuando Wilkinson y Gomperts agregaron ciertos factores moleculares a los cultivos tridimensionales, los pulmones desarrollaron cicatrices similares a las observadas en los pulmones de las personas con fibrosis pulmonar idiopática, algo que no se pudo lograr utilizando cultivos bidimensionales deestas celdas
Usando los nuevos organoides pulmonares, los investigadores podrán estudiar los fundamentos biológicos de las enfermedades pulmonares, incluida la fibrosis pulmonar idiopática, y también probar los posibles tratamientos para las enfermedades. Para estudiar la enfermedad de un individuo o qué medicamentos podrían funcionar mejor en su caso,los médicos pueden recolectar células de la persona, convertirlas en células madre, convencerlas para que se diferencien en células pulmonares y luego usar esas células en cultivos tridimensionales. Debido a que es tan fácil crear muchos organoides pequeños a la vez, los investigadores podrían examinarefecto de muchas drogas. "Esta es la base de la medicina de precisión y los tratamientos personalizados", dijo Gomperts.
Además de Gomperts y Wilkinson, otros autores del estudio son Preethi Vijayaraj, Abdo Durra, Dr. Steven Jonas, Manash Paul, Saravanan Karumbayaram y Bruce Dunn, todos de UCLA, así como Jackelyn Alva-Ornelas, Dr. Jennifer Sucre yWade Richardson, que estaban en UCLA durante el estudio.
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Materiales proporcionado por Universidad de California, Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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