Boston -forskare utvecklar nya metoder för att generera tarmorganoider in vitro

Boston -forskare har utvecklat ett nytt sätt att generera grupper av tarmceller som kan användas, bland andra, att göra sjukdomsmodeller i labbet för att testa behandlingar för sjukdomar som påverkar mag -tarmsystemet. Använda mänskligt inducerade pluripotenta stamceller, detta nya tillvägagångssätt kombinerade en mängd olika tekniker som möjliggjorde utveckling av tredimensionella grupper av tarmceller som kallas organoider in vitro, som kan utöka sjukdomsbehandlingstester i laboratoriet med hjälp av mänskliga celler.

Publicerad online i Naturkommunikation , denna process ger en ny plattform för att förbättra läkemedelsundersökningar och avslöja nya terapier för att behandla en mängd olika sjukdomar som påverkar tarmen, såsom inflammatorisk tarmsjukdom, tjocktarmscancer och cystisk fibros.

Forskare vid Center for Regenerative Medicine (CReM) vid Boston University och Boston Medical Center använde donerade mänskligt inducerade pluripotenta stamceller (hiPSC), som skapas genom omprogrammering av vuxna celler till ett primitivt tillstånd. För denna studie, dessa celler pressades för att differentieras till tarmceller med specifika tillväxtfaktorer för att skapa organoider i en gel. Detta nya protokoll tillät cellerna att utvecklas utan mesenkym, som vanligtvis i andra protokoll, ger stöd för tarmepitelcellerna att växa. Genom att ta ut mesenkymet, forskarna kunde uteslutande studera epitelceller, som utgör tarmkanalen.

Dessutom, använder CRISPR -teknik, forskarna kunde modifiera och skapa en ny iPSC stamcellslinje som lyser grönt när den differentieras till tarmceller. Detta gjorde det möjligt för forskarna att följa processen för hur tarmceller differentierar in vitro.

Genom att generera organoider i vårt laboratorium kan vi skapa mer exakta sjukdomsmodeller, som används för att testa behandlingar och terapier riktade mot en specifik genetisk defekt eller vävnad - och det är möjligt utan att skada patienten. Detta tillvägagångssätt gör att vi kan avgöra vilka behandlingar som kan vara mest effektiva, och som är ineffektiva, mot en sjukdom. "

Gustavo Mostoslavsky, MD, Doktorsexamen, meddirektör för CReM och fakulteten i sektionen gastroenterologi vid Boston Medical Center

Med hjälp av detta nya protokoll, forskarna genererade tarmorganoider från iPSC som innehåller en mutation som orsakar cystisk fibros, som vanligtvis påverkar flera organ, inklusive mag -tarmkanalen. Med hjälp av CRISPR -teknik, forskarna korrigerade mutationen i tarmorganoiderna. Tarmorganoiderna med mutationen svarade inte på ett läkemedel medan de genetiskt korrigerade cellerna svarade, visar deras framtida potential för sjukdomsmodellering och terapeutiska screeningapplikationer.

Protokollet som utvecklats i denna studie ger starka bevis för att fortsätta använda mänskliga iPSC för att studera utveckling på mobilnivå, vävnadsteknik och sjukdomsmodellering för att främja förståelsen - och möjligheterna - av regenerativ medicin.

"Jag hoppas att denna studie hjälper oss att föra fram vår kollektiva förståelse för hur sjukdomar påverkar mag -tarmkanalen på mobilnivå, "sa Mostoslavsky, som också är docent i medicin och mikrobiologi vid Boston University School of Medicine. "Den ständiga utvecklingen av nya tekniker för att skapa mycket differentierade celler som kan användas för att utveckla sjukdomsmodeller i en laboratoriemiljö kommer att bana väg för utveckling av mer riktade metoder för att behandla många olika sjukdomar."

• Mössstudie ger ny insikt om irritabelt tarmsyndrom
• Utnyttja biologi och teknik för att utveckla välbehövliga behandlingar för depression