Стандартизация роста органоидов с помощью управляемых систем наведения
Предоставлено: Политехническая школа Лозанны.

Недавнее новшество из лаборатории EPFL впервые позволит массово производить стандартизированные органоиды. Этот прорыв был достигнут благодаря специальной системе наведения, которая обеспечивает гомогенное культивирование клеток. Описанная в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Biomedical Engineering, этот метод прокладывает путь для промышленного использования, например, для скрининга новых лекарств.

За последнее десятилетие исследования органоидов вселили надежду, особенно в плане персонализированной медицины и улучшения скрининга новых лекарств. Структура и свойства этих трехмерных культур тканей сходны со свойствами целых органов, создавая беспрецедентные возможности. Однако широкое использование органоидов было затруднено из-за беспорядочного роста клеток. Возможность сравнивать тысячи образцов для промышленного использования требует создания серии идентичных «мини-органов» для автоматического мониторинга. Благодаря разработанным микроструктурированным гидрогелям лаборатория биоинженерии стволовых клеток EPFL сделала это реальностью. Гидрогели действуют как крошечные плесени, в которых стволовые клетки могут распространяться и дифференцироваться равномерно. Новая система, подробно описанная в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Biomedical Engineering, была успешно использована в исследовании в Лозаннской университетской больнице (CHUV), в котором тестировались молекулы лекарственного средства при колоректальном раке.

Автоматический мониторинг

Потребовалось несколько лет исследований, чтобы создать идеальную среду для стимулирования контролируемого роста органоидов. «Мы знали, что одним из важных параметров была скорость агрегации стволовых клеток», — говорит Натали Бранденберг, один из авторов статьи. На гидрогелях отпечатаны отверстия диаметром всего несколько микрометров, что создает серию U-образных микролунок. В каждую лунку поступает около 100 клеток, которые собираются вместе и образуют относительно компактную колонию примерно за 30 минут. Агрегированные кишечные клетки затем растут и дифференцируются, производя функциональные кишечные органоиды примерно через 60 часов. «Мы достигли 92% успеха с этими культурами», — говорит Бранденберг. Техника мягкой литографии используется для массового производства гелей. Метод кажется простым, но, по словам Матиаса Лютольфа, директора лаборатории, «разработка высоконадежного процесса проектирования и изготовления гелей, а также методов культивирования в них органоидов представляла собой реальные научные проблемы».

Подходит для различных типов органоидов

Эта концепция была недавно развернута в CHUV и Институте исследования рака им. Людвига в рамках тестирования на противораковые лекарства. Тысячи крошечных образцов в аккуратных рядах быстро позволили исследователям сгенерировать и сравнить большое количество изображений и точных данных в реальном времени по анатомическим, физиологическим и даже молекулярным аспектам. Команда также обнаружила, что, выбирая определенный диаметр и плотность, изучаемые ими мини-органы оставались живыми в течение шестнадцати дней, что позволило им со временем исследовать воздействие активных веществ. Ежедневное добавление жидкости или геля не мешало росту клеток: отрицательно повлияло менее 1% образцов.

Поскольку система может быть адаптирована по мере необходимости, ее использование не ограничивается скринингом противораковых препаратов. «Диаметр, глубина и расстояние между микроячейками могут варьироваться, как и состав геля. Это означает, что можно культивировать ткани разных типов и размеров», — говорит Лютольф. В настоящее время эта технология используется в пилотном клиническом исследовании в сотрудничестве с CHUV для выращивания кишечных органоидов с использованием стволовых клеток, взятых у пациентов с муковисцидозом. Цель состоит в том, чтобы определить, можно ли использовать этот новый метод для определения конкретной комбинации лекарств для каждого пациента. Первые результаты обнадеживают.

Рождение стартапа

Лаборатория EPFL, чьи исследования в этой области за последнее десятилетие уже получили широкое признание, считает, что этот прорыв проложит путь к более широкому использованию органоидов для разработки новых лекарств и персонализированного лечения. Новая система поможет изменить количество необходимых клинических испытаний. Двое из исследователей, которые являются авторами исследования, Натали Бранденберг и Силке Хённел, запустили стартап SUN bioscience для продвижения технологии на рынок.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *