Boston -forskere utvikler en ny tilnærming for å generere tarmorganoider in vitro

Boston -forskere har utviklet en ny måte å generere grupper av tarmceller som kan brukes, blant andre, å lage sykdomsmodeller i laboratoriet for å teste behandlinger for sykdommer som påvirker mage -tarmsystemet. Ved å bruke menneskeskapte pluripotente stamceller, denne nye tilnærmingen kombinerte en rekke teknikker som muliggjorde utvikling av tredimensjonale grupper av tarmceller kalt organoider in vitro, som kan utvide testing av sykdomsbehandling i laboratoriet ved hjelp av menneskelige celler.

Publisert online i Naturkommunikasjon , denne prosessen gir en ny plattform for å forbedre medikamentundersøkelser og avdekke nye terapier for å behandle en rekke sykdommer som påvirker tarmen, som inflammatorisk tarmsykdom, tykktarmskreft og cystisk fibrose.

Forskere ved Center for Regenerative Medicine (CReM) ved Boston University og Boston Medical Center brukte donerte menneskeskapte pluripotente stamceller (hiPSC), som dannes ved omprogrammering av voksne celler til en primitiv tilstand. For denne studien, disse cellene ble presset til å differensiere til tarmceller ved bruk av spesifikke vekstfaktorer for å lage organoider i en gel. Denne nye protokollen tillot cellene å utvikle seg uten mesenkym, som vanligvis i andre protokoller, gir støtte til at tarmepitelcellene vokser. Ved å ta ut mesenkymet, forskerne kunne utelukkende studere epitelceller, som utgjør tarmkanalen.

I tillegg, ved hjelp av CRISPR -teknologi, forskerne var i stand til å modifisere og lage en ny iPSC stamcellelinje som lyser grønt når den differensieres til tarmceller. Dette tillot forskerne å følge prosessen med hvordan tarmceller differensierer in vitro.

Ved å generere organoider i laboratoriet vårt kan vi lage mer nøyaktige sykdomsmodeller, som brukes til å teste behandlinger og behandlinger rettet mot en bestemt genetisk defekt eller vev - og det er alt mulig uten å skade pasienten. Denne tilnærmingen lar oss bestemme hvilke behandlinger som kan være mest effektive, og som er ineffektive, mot en sykdom. "

Gustavo Mostoslavsky, MD, PhD, meddirektør for CReM og fakultet i gastroenterologiseksjonen ved Boston Medical Center

Ved å bruke denne nye protokollen, forskerne genererte tarmorganoider fra iPSCer som inneholder en mutasjon som forårsaker cystisk fibrose, som vanligvis påvirker flere organer, inkludert mage -tarmkanalen. Ved å bruke CRISPR -teknologi, forskerne korrigerte mutasjonen i tarmorganoidene. Tarmorganoidene med mutasjonen reagerte ikke på et stoff mens de genetisk korrigerte cellene reagerte, demonstrere deres fremtidige potensial for sykdomsmodellering og terapeutiske screeningapplikasjoner.

Protokollen utviklet i denne studien gir sterke bevis for å fortsette å bruke menneskelige iPSCer for å studere utvikling på mobilnivå, vevsteknikk og sykdomsmodellering for å fremme forståelsen - og mulighetene - for regenerativ medisin.

"Jeg håper at denne studien hjelper oss videre med vår kollektive forståelse av hvordan sykdommer påvirker mage -tarmkanalen på mobilnivå, "sa Mostoslavsky, som også er førsteamanuensis i medisin og mikrobiologi ved Boston University School of Medicine. "Den kontinuerlige utviklingen av nye teknikker for å lage svært differensierte celler som kan brukes til å utvikle sykdomsmodeller i en laboratoriemiljø, vil bane vei for utvikling av mer målrettede tilnærminger for å behandle mange forskjellige sykdommer."

• Musstudie gir ny innsikt i irritabel tarm
• Utnytte biologi og teknologi for å utvikle sårt tiltrengte behandlinger for depresjon