Genombrott inom artificiella organ som bildar sina egna blodkärl

Enligt Nature har forskare utvecklat de mest avancerade miniatyrorganmodellerna någonsin, som kan självgenerera närande blodkärl.

Dessa strukturer, som simulerar hjärtat, levern, lungorna och tarmarna, innehåller en mängd olika celltyper och en komplex organisation som aldrig setts i tidigare modeller.

Organoider – små 3D-cellstrukturer – har länge använts för att studera sjukdomar och testa läkemedel. De flesta organoider saknar dock blodkärl, vilket begränsar deras storlek, funktion och mognad. Till exempel behöver njurar blodkärl för att filtrera blod, och lungor behöver dem för att utbyta gaser.

Förra månaden publicerade två oberoende forskargrupper i tidskrifterna Science och Cell hur man skapar vaskulariserade organoider från allra första början. De började med pluripotenta stamceller och manipulerade sedan deras differentiering för att skapa både organvävnad och blodkärlsceller.

"Dessa modeller visar verkligen kraften i den nya metoden", säger Oscar Abilez, stamcellsexpert vid Stanford University och medförfattare till hjärt- och leverstudien.

Inledningsvis blandade forskargrupper ofta blodkärlsvävnad och annan vävnad separat till en "assembloid" (en provrörsmodell som kombinerar många organoider eller andra celler), men denna metod återgav fortfarande inte den verkliga strukturen helt.

Genombrottet kom från en slumpmässig upptäckt under odling av epitelceller. Flera forskargrupper, inklusive University of Michigan, noterade att organoider spontant genererar fler vaskulära endotelceller. Istället för att eliminera dem försökte de "replikera" detta fenomen i tarmorganoider.

Med den ledtråden i åtanke försökte Yifei Miao och kollegor vid Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences , kontrollera den samtidiga utvecklingen av epitelceller och blodkärlsceller i samma odlingsskål. Inledningsvis var detta svårt eftersom de två celltyperna behövde motsatta molekylära signaler för att växa. Teamet hittade dock ett sätt att justera tidpunkten för tillsats av stimulerande molekyler, vilket gjorde det möjligt för båda att växa tillsammans.

Som ett resultat differentierade lungorganoiderna, när de implanterades i möss, till många celltyper, inklusive celler specifika för alveolerna – platsen för gasutbytet. När de odlades på en 3D-ställning arrangerade de sig själva till alveolärliknande strukturer. Josef Penninger, expert vid Helmholtz Center for Infection Research (Tyskland), bedömde detta som ett intressant steg framåt.

På liknande sätt skapade Abilez hjärtorganoider som innehöll muskelceller, blodkärl och nerver. Blodkärlen bildade små grenar som slingrade sig genom vävnaden. Denna metod skapade också miniatyrlever med många små blodkärl.

Nuvarande organoider replikerar dock fortfarande bara de tidiga stadierna av embryonal utveckling. Penninger säger att för att organoider ska fungera som riktiga organ måste forskare utveckla större blodkärl, stödjande vävnad och lymfkärl. Nästa utmaning är att "öppna ventilerna" så att blodkärlen kan bära det faktiska flödet. "Detta är ett otroligt spännande område", säger han.

Källa: https://baoquocte.vn/dot-pha-noi-tang-nhan-tao-tu-hinh-thanh-mach-mau-320722.html