优化设备在培养皿中种植Mini-Organs发达

当涉及到人体,没有所谓的典型。变化是规则的。近年来,生物科学已经增加了他们专注于探索的个人之间缺乏规范,和医疗和制药研究人员询问翻译见解关于生物变异成更精确和人文关怀。

如果疗法可以为病人量身定制呢?会发生什么如果我们可以预测个体身体对药物的反应之前试错治疗?能理解一个人的疾病开始和发展我们可以确切地知道如何治愈它?

丹啊,副教授生物工程学系宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的寻求这些问题的答案通过复制生物系统之外的身体。这些外部的副本内部系统承诺提高药物疗效,同时提供新的的患者的健康知识水平。

一个创新者的organ-on-a-chip技术,或者小型的身体系统的副本存储在塑料设备没有比拇指驱动器、哈扩大了他的注意力在培养皿中工程mini-organs使用病人自己的细胞。

最近的一项研究发表在自然方法嗯介绍章鱼掌舵的设备,培育organs-in-a-dish无与伦比的水平的成熟。这项研究的领导人包括埃斯特尔公园在生物工程博士生,塔蒂阿娜Karakasheva副主任胃肠道上皮建模项目费城儿童医院的(切)凯瑟琳•汉密尔顿在宾夕法尼亚大学的儿科助理教授佩雷尔曼医学院和胃肠上皮联合建模项目。

在这项研究中,研究小组使用八达通(OrganoidCulture-basedThree-dimensionalOrganogenesisP地台与Unrestricted年代upp可溶性信号)来了解更多关于孩子所面临的独特挑战苦难与炎症性肠病(IBD)。

说:“这项研究的目的,公园,“是创建设备,让细胞环境尽可能接近人体。我们希望他们的开发在盘子里匹配的发展他们的来源,所以我们有一个真正的模仿学习。在这个世界上,90%以上的临床前动物实验失败在人体试验之前,章鱼和道德都是复杂的,将是一个宝贵的除了当前的实验室实践。”

在2009年第一次开发,这些organs-in-a-dish,称为“瀑样”,打开门在医学研究和病人护理的重大改进。

为了使它们,科学家们收集瀑特异性干细胞和引入到三维凝胶滴。精心开发化学饮食营养的干细胞自发地组织起来成一个不成熟的器官。

相比简单的二维细胞培养,形成实验室检测的支柱,瀑样保存的信息。器官是由各种类型的细胞,这些细胞是生物材料的总和还多。他们在彼此通信发展和功能。

瀑样,不像传统的细胞培养,让这些关系来培养。他们提供了强大的工具,研究器官如何发展和履行专业功能。

难以介入产生丰富的人体数据,瀑样生殖健康和异常方面的个别病人的器官。瀑样越成熟,就越接近真实复杂的器官。

与章鱼吧的团队已经明显先进瀑样的前沿研究,提供一个平台优于传统凝胶滴。

章鱼将软文化水凝胶材料分为有触手的几何学。薄,径向文化钱伯斯坐在圆盘大小的美国季度允许瀑样提前前所未有的成熟。

“有限组织成熟度瀑样和干细胞研究是一个重要的问题,”哈说。

“努力解决这一问题主要集中在生物化学的发展中更好的媒体配方,帮助干细胞分化成更成熟的组织。作为工程师,我们从不同的角度解决这个问题通过更关注物理方面的瀑样生长。重新设计的三维几何水凝胶支架,我们工程师的生化环境传统的文化模式。章鱼改善运输营养物质、氧气和生长因子没有调整媒体生物化学。”

本文还介绍了平台的一个增强版本,叫做OCTOPUS-EVO,成熟更上一层楼。改变插入区分设备的精确控制流体环境中,哈的团队利用各种器官的细胞类型创建瀑样血管功能非常先进。

说:“我们的技术的美哈,”是它的简约主义。我们设计的设备可用性最重要的在我们的心中。一个简单的插入,章鱼可以毫不费力地纳入现有的实验室技术。这项技术很容易采用并准备让立竿见影的效果。”

汉密尔顿的实验室目前使用八达通成长瀑样研究儿童的肠道疾病,描述设备的变革。

“更好的医学研究人员可以忠实地再现体内器官行为的方式,更好的他们可以预测病人的反应,”汉密尔顿说。“这项技术正是我们需要屏幕药物,试验治疗,健康行为描述和定位功能障碍。我们每天学习新事物。”

参考:公园,康,Paek J, et al .瀑样的几何工程文化增强器官形成的一道菜。Nat方法。2022;19 (11):1449 - 1460。doi:10.1038 / s41592 - 022 - 01643 - 8

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