Boston -forskere udvikler en ny tilgang til at generere tarmorganoider in vitro

Boston -forskere har udviklet en ny måde at generere grupper af tarmceller, der kan bruges, blandt andre, at lave sygdomsmodeller i laboratoriet for at teste behandlinger for sygdomme, der påvirker mave -tarmsystemet. Brug af menneskelige inducerede pluripotente stamceller, denne nye tilgang kombinerede en række forskellige teknikker, der muliggjorde udviklingen af ​​tredimensionelle grupper af tarmceller kaldet organoider in vitro, som kan udvide test af sygdomsbehandling i laboratoriet ved hjælp af humane celler.

Udgivet online i Naturkommunikation , denne proces giver en ny platform til forbedring af lægemiddelscreeninger og afdækning af nye terapier til behandling af forskellige sygdomme, der påvirker tarmen, såsom inflammatorisk tarmsygdom, tyktarmskræft og cystisk fibrose.

Forskere ved Center for Regenerative Medicine (CReM) fra Boston University og Boston Medical Center brugte donerede menneskelige inducerede pluripotente stamceller (hiPSC'er), som skabes ved omprogrammering af voksne celler til en primitiv tilstand. Til denne undersøgelse, disse celler blev skubbet til at differentiere til tarmceller ved hjælp af specifikke vækstfaktorer for at skabe organoider i en gel. Denne nye protokol tillod cellerne at udvikle sig uden mesenchym, som typisk i andre protokoller, giver støtte til tarmepitelcellerne til at vokse. Ved at tage mesenkymmet ud, forskerne kunne udelukkende studere epitelceller, som udgør tarmkanalen.

Ud over, ved hjælp af CRISPR -teknologi, forskerne var i stand til at ændre og oprette en ny iPSC stamcellelinje, der glødede grønt, når den differentieredes til tarmceller. Dette gjorde det muligt for forskerne at følge processen med, hvordan tarmceller differentierer in vitro.

Generering af organoider i vores laboratorium giver os mulighed for at skabe mere præcise sygdomsmodeller, som bruges til at teste behandlinger og terapier målrettet mod en bestemt genetisk defekt eller væv - og det er alt muligt uden at skade patienten. Denne tilgang giver os mulighed for at bestemme, hvilke behandlinger der kunne være mest effektive, og som er ineffektive, mod en sygdom. "

Gustavo Mostoslavsky, MD, Ph.d., meddirektør for CReM og fakultet i sektionen gastroenterologi ved Boston Medical Center

Ved hjælp af denne nye protokol, forskerne genererede tarmorganoider fra iPSC'er, der indeholder en mutation, der forårsager cystisk fibrose, som typisk påvirker flere organer, herunder mave -tarmkanalen. Ved hjælp af CRISPR -teknologi, forskerne korrigerede mutationen i tarmorganoiderne. Tarmorganoiderne med mutationen reagerede ikke på et lægemiddel, mens de genetisk korrigerede celler reagerede, demonstrere deres fremtidige potentiale for sygdomsmodellering og terapeutiske screeningsapplikationer.

Protokollen udviklet i denne undersøgelse giver stærke beviser for at fortsætte med at bruge menneskelige iPSC'er til at studere udvikling på mobilniveau, vævsteknik og sygdomsmodellering for at fremme forståelsen - og mulighederne - for regenerativ medicin.

"Jeg håber, at denne undersøgelse hjælper med at fremme vores kollektive forståelse af, hvordan sygdomme påvirker mave -tarmkanalen på mobilniveau, "sagde Mostoslavsky, som også er lektor i medicin og mikrobiologi ved Boston University School of Medicine. "Den løbende udvikling af nye teknikker til at skabe stærkt differentierede celler, der kan bruges til at udvikle sygdomsmodeller i et laboratorium, vil bane vejen for udviklingen af ​​mere målrettede metoder til behandling af mange forskellige sygdomme."

• Musstudie giver ny indsigt i irritabel tarmsyndrom
• Udnyttelse af biologi og teknologi til at udvikle tiltrængte behandlinger mod depression