Los científicos que trabajan para bioingeniería de todo el sistema gastrointestinal humano en un laboratorio ahora informan que usan células madre pluripotentes para desarrollar organoides esofágicos humanos.
Publicado en la revista Célula madre celular el estudio es el último avance de los investigadores del Centro de Niños de Cincinnati para Medicina de Células Madre y Organoides CuSTOM. El centro está desarrollando nuevas formas de estudiar defectos congénitos y enfermedades que afectan a millones de personas con trastornos gastrointestinales, como el reflujo gástrico, cáncer, etc. El trabajo está conduciendo a nuevos métodos de diagnóstico personalizados y centrado en parte en el desarrollo de terapias de tejido regenerativo para tratar o curar trastornos gastrointestinales.
La investigación recientemente publicada es la primera vez que los científicos han podido cultivar tejido esofágico humano completamente a partir de células madre pluripotentes PSC, que pueden formar cualquier tipo de tejido en el cuerpo, según los autores. Los científicos de Cincinnati Children's y sus múltiplesLos colaboradores institucionales ya han utilizado PSC para bioingeniería del intestino humano, el estómago, el colon y el hígado.
"Los trastornos del esófago y la tráquea son tan frecuentes en las personas que los modelos organoides del esófago humano podrían ser muy beneficiosos", dijo Jim Wells, PhD, director científico de CuSTOM e investigador principal del estudio. "Además de ser un modelo nuevopara estudiar defectos congénitos como la atresia esofágica, los organoides se pueden usar para estudiar enfermedades como la esofagitis eosinofílica y la metaplasia de Barrett, o para bioingeniería de tejido esofágico genéticamente compatible para pacientes individuales ".
El estudio involucra la colaboración de investigadores en las divisiones de Biología del Desarrollo, Oncología, Alergia e Inmunología, y Endocrinología en Cincinnati Children's y los Institutos Gladstone en San Francisco. Esto incluye al primer autor del estudio Stephen Trisno, un estudiante graduado y miembro de Wellslaboratorio.
El canal de comida
El esófago es un tubo muscular que pasa activamente los alimentos de la boca al estómago. El órgano puede verse afectado por enfermedades congénitas, como la atresia esofágica, un estrechamiento o malformación del esófago causada por mutaciones genéticas.
Además, hay varias enfermedades que pueden afectar a las personas más adelante en la vida. Algunas incluyen cáncer de esófago, enfermedad por reflujo gastroesofágico ERGE o una dolencia rara llamada acalasia, una enfermedad que afecta los músculos del esófago inferior y evita la contracción delórgano y el paso de la comida.
Todas las afecciones necesitan mejores tratamientos, señalan los investigadores. Esto requiere una comprensión más precisa de los mecanismos genéticos y bioquímicos detrás de su causa, una necesidad llena por la capacidad de generar y estudiar modelos robustos, funcionales y genéticamente compatibles de esófago humanotejido que puede crecer a partir de las propias células de una persona.
Trazando el camino de la naturaleza
Los científicos basaron su nuevo método para utilizar las PSC humanas en los organoides esofágicos generales en manipulaciones precisas, paso a paso, de las señales genéticas y bioquímicas que modelan y forman el endodermo embrionario y los tejidos del intestino anterior. Se centraron en parte en el gen Sox2 ysu proteína asociada, que ya se sabe que desencadenan afecciones esofágicas cuando se interrumpe su función. - Los científicos utilizaron ratones, ranas y cultivos de tejidos humanos para identificar otros genes y vías moleculares reguladas por Sox2 durante la formación del esófago.
Los científicos informan que durante las etapas críticas del desarrollo embrionario, el gen Sox2 bloquea la programación y la acción de las vías genéticas que dirigen a las células a volverse respiratorias en lugar de esofágicas. En particular, la proteína Sox2 inhibe la señalización de una molécula llamada Wnt y promueveLa formación y supervivencia de los tejidos esofágicos.
En otra prueba para ayudar a confirmar la importancia de la expresión de Sox2 en la formación esofágica, los investigadores estudiaron la pérdida completa de Sox2 durante el proceso de desarrollo en ratones. La ausencia de Sox2 resultó en agenesia esofágica, una condición en la cual el esófago termina en unbolsa y no se conecta al estómago.
Después de generar con éxito organoides esofágicos humanos completamente formados, que crecieron a una longitud de aproximadamente 300-800 micrómetros en aproximadamente dos meses, los tejidos de bioingeniería se compararon bioquímicamente con los tejidos de esófago de las biopsias de pacientes. Esas pruebas mostraron los tejidos de bioingeniería y biopsiasfueron sorprendentemente similares en composición, según los autores.
El equipo de investigación continúa sus estudios sobre el proceso de bioingeniería para organoides esofágicos e identifica proyectos futuros para avanzar en el potencial terapéutico eventual de la tecnología, según Wells. Esto incluye el uso de los organoides para examinar la progresión de enfermedades específicas y defectos congénitos que afectan el esófago.
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Materiales proporcionado por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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