Los organoides se están convirtiendo rápidamente en una de las herramientas más avanzadas de las ciencias de la vida modernas. La idea es usar células madre para construir tejidos y órganos en miniatura que se parezcan y se comporten con precisión como sus contrapartes reales.
Se puede apreciar de inmediato el valor de los organoides tanto para la investigación como para la medicina: desde la investigación biológica básica hasta el desarrollo y la prueba de fármacos, los organoides podrían complementar las pruebas en animales proporcionando tejidos humanos sanos o enfermos, acelerando el largo viaje desde el laboratorio hasta el ensayo clínico.que, ya se rumorea que la tecnología organoide quizás se esté utilizando para reemplazar tejidos dañados o incluso órganos en el futuro: tomar células madre del paciente y desarrollarlas en un nuevo hígado, corazón, riñón o pulmón.
Hasta ahora, los métodos establecidos para hacer organoides tienen considerables inconvenientes: las células madre se desarrollan incontrolablemente en tejidos circulares y cerrados que tienen una vida útil corta, así como un tamaño y forma no fisiológicos, todo lo cual da como resultado una estructura anatómica y / oinconsistencia fisiológica con los órganos de la vida real.
Ahora, los científicos del grupo dirigido por Matthias Lütolf en el Instituto de Bioingeniería de la EPFL han encontrado una manera de "guiar" a las células madre para que formen un organoide intestinal que se ve y funciona como un tejido real. Publicado en Naturaleza , el método aprovecha 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 se pueden introducir pequeñas cantidades de fluidos.manipulado con precisión.
Los investigadores de la EPFL utilizaron un láser para esculpir este andamio en forma de intestino dentro de un hidrogel, una mezcla suave de proteínas entrecruzadas que se encuentran en la matriz extracelular del intestino que sostiene las células en el tejido nativo. Además de ser el sustrato sobre el cual las células madre podríancrecer, el hidrogel también proporciona la forma o "geometría" que construiría el tejido intestinal final.
Una vez sembradas en el andamio en forma de intestino, en cuestión de horas, las células madre se esparcen por el andamio, formando una capa continua de células con sus estructuras de criptas características y dominios en forma de vellosidades. Luego vino la sorpresa: los científicos encontraron que, ellas células madre simplemente "sabían" cómo organizarse para formar un intestino diminuto funcional.
"Parece que la geometría del andamio de 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 diferencien en las áreas externas, al igual que en el tejido nativo,", dice Lütolf. Las células madre no solo adoptaron la forma del andamio, sino que produjeron todos los tipos de células diferenciadas clave que se encuentran en el intestino real, con algunos tipos de células raras y especializadas que normalmente no se encuentran en los organoides.
Los tejidos intestinales son conocidos por tener las tasas de renovación celular más altas en el cuerpo, lo que resulta en una cantidad masiva de células muertas que se acumulan en el lumen de los organoides clásicos que crecen como esferas cerradas y requieren la descomposición semanal en pequeños fragmentos para mantenerlos en"La introducción de un sistema de microfluidos nos permitió perfundir de manera eficiente estas mini tripas y establecer un sistema organoide homeostático de larga duración en el que el nacimiento y la muerte de las células están equilibrados", dice Mike Nikolaev, el primer autor del artículo.
Los investigadores demuestran que estos intestinos en miniatura comparten muchas características funcionales con sus contrapartes in vivo. Por ejemplo, pueden regenerarse después de un daño tisular masivo y pueden usarse para modelar procesos inflamatorios o interacciones huésped-microbio de una manera que antes no era posible concualquier 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 como el pulmón, el hígado o el páncreas, y de biopsias de pacientes humanos. "Nuestro trabajo muestra que la ingeniería de tejidos se puede utilizar paracontrolar el desarrollo de organoides y construir organoides de próxima generación con alta relevancia fisiológica, abriendo perspectivas interesantes para el modelado de enfermedades, el descubrimiento de fármacos, el diagnóstico y la medicina regenerativa ", dice Lütolf.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Original escrito por Nik Papageorgiou. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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