I ricercatori di Boston sviluppano un nuovo approccio per generare organoidi intestinali in vitro

I ricercatori di Boston hanno sviluppato un nuovo modo per generare gruppi di cellule intestinali che possono essere utilizzati, tra gli altri, realizzare modelli di malattia in laboratorio per testare trattamenti per malattie che colpiscono il sistema gastrointestinale. Utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte umane, questo nuovo approccio ha combinato una varietà di tecniche che hanno permesso lo sviluppo di gruppi tridimensionali di cellule intestinali chiamate organoidi in vitro, che può espandere i test di trattamento della malattia in laboratorio utilizzando cellule umane.

Pubblicato online in Comunicazioni sulla natura , questo processo fornisce una nuova piattaforma per migliorare gli screening dei farmaci e scoprire nuove terapie per trattare una varietà di malattie che colpiscono l'intestino, come le malattie infiammatorie intestinali, cancro al colon e fibrosi cistica.

I ricercatori del Center for Regenerative Medicine (CReM) della Boston University e del Boston Medical Center hanno utilizzato cellule staminali pluripotenti indotte umane donate (hiPSC), che vengono creati riprogrammando le cellule adulte in uno stato primitivo. Per questo studio, queste cellule sono state spinte a differenziarsi in cellule intestinali utilizzando specifici fattori di crescita per creare organoidi in un gel. Questo nuovo protocollo ha permesso alle cellule di svilupparsi senza mesenchima, che tipicamente in altri protocolli, fornisce supporto per la crescita delle cellule epiteliali intestinali. Togliendo il mesenchima, i ricercatori potrebbero studiare esclusivamente cellule epiteliali, che compongono il tratto intestinale.

Inoltre, utilizzando la tecnologia CRISPR, i ricercatori sono stati in grado di modificare e creare una nuova linea di cellule staminali iPSC che si illuminava di verde quando si differenziava in cellule intestinali. Ciò ha permesso ai ricercatori di seguire il processo di differenziazione delle cellule intestinali in vitro.

La generazione di organoidi nel nostro laboratorio ci consente di creare modelli di malattia più accurati, che vengono utilizzati per testare trattamenti e terapie mirate a uno specifico difetto genetico o tessuto - ed è tutto possibile senza danneggiare il paziente. Questo approccio ci consente di determinare quali trattamenti potrebbero essere più efficaci, e che sono inefficaci, contro una malattia».

Gustavo Mostoslavskij, dottore, dottorato di ricerca, co-direttore del CReM e docenti nella sezione di gastroenterologia del Boston Medical Center

Utilizzando questo nuovo protocollo, i ricercatori hanno generato organoidi intestinali da iPSC contenenti una mutazione che causa la fibrosi cistica, che colpisce tipicamente diversi organi, compreso il tratto gastrointestinale. Utilizzando la tecnologia CRISPR, i ricercatori hanno corretto la mutazione negli organoidi intestinali. Gli organoidi intestinali con la mutazione non hanno risposto a un farmaco mentre le cellule geneticamente corrette hanno risposto, dimostrando il loro potenziale futuro per la modellazione delle malattie e le applicazioni di screening terapeutico.

Il protocollo sviluppato in questo studio fornisce una forte evidenza per continuare a utilizzare iPSC umane per studiare lo sviluppo a livello cellulare, ingegneria dei tessuti e modellazione delle malattie al fine di far progredire la comprensione - e le possibilità - della medicina rigenerativa.

"Spero che questo studio aiuti a far progredire la nostra comprensione collettiva di come le malattie influiscano sul tratto gastrointestinale a livello cellulare, " disse Mostoslavskij, che è anche professore associato di medicina e microbiologia presso la Boston University School of Medicine. "Il continuo sviluppo di nuove tecniche nella creazione di cellule altamente differenziate che possono essere utilizzate per sviluppare modelli di malattia in un ambiente di laboratorio aprirà la strada allo sviluppo di approcci più mirati per il trattamento di molte malattie diverse".

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