차세대 오르가 노이드는 실제 조직처럼 성장하고 기능합니다.

[아름이]

차세대 오르가 노이드는 실제 조직처럼 성장하고 기능합니다.
데이트:
2020 년 9 월 16 일
출처:
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
요약:
생명 공학자들은 다른 실험실에서 키운 조직 모델보다 해부학 적으로나 기능적으로 실제와 더 잘 일치하는 접시에 소형 내장을 만들었습니다. 새로운 오가 노이드 기술의 생물학적 복잡성과 수명은 약물 검사, 개인 맞춤 의학, 그리고 아마도 언젠가는 이식을 가능하게하는 중요한 단계입니다.

오르가 노이드는 현대 생명 과학에서 가장 최첨단 도구 중 하나로 빠르게 성장하고 있습니다. 아이디어는 줄기 세포를 사용하여 실제 대응 물처럼 정확하게 닮고 행동하는 소형 조직과 기관을 만드는 것입니다.

연구와 의학 모두에서 오르가 노이드의 가치를 즉시 인식 할 수 있습니다. 기본 생물학적 연구에서 약물 개발 및 테스트에 이르기까지 오르가 노이드는 건강하거나 병든 인간 조직을 제공함으로써 동물 실험을 보완하여 실험실에서 임상 시험까지의 긴 여정을 신속하게 처리 할 수 ​​있습니다. 그 외에도 이미 손상된 조직이나 심지어 장기를 대체하는 데 사용되는 오가 노이드 기술의 속삭임이 있습니다. 환자의 줄기 세포를 가져와 새로운 간, 심장, 신장 또는 폐로 성장시킵니다.

지금까지 확립 된 오가 노이드 제조 방법에는 상당한 단점이 있습니다. 줄기 세포는 비 생리적 크기와 모양뿐만 아니라 수명이 짧은 원형 및 폐쇄 조직으로 통제 할 수 없게 발달하여 전체적인 해부학 적 및 / 또는 생리 학적 불일치를 초래합니다. 실제 장기와 함께.

이제 EPFL의 생명 공학 연구소의 Matthias Lütolf가 이끄는 그룹의 과학자들은 줄기 세포를 "안내"하여 실제 조직처럼 보이고 기능하는 장의 오가 노이드를 형성하는 방법을 발견했습니다. Nature에 발표 된 이 방법은 줄기 세포가 미세 유체 칩 (소량의 체액이 정확하게 조작).

EPFL 연구진은 레이저를 사용하여 천연 조직의 세포를지지하는 장의 세포 외 기질에서 발견되는 가교 단백질의 부드러운 혼합물 인 하이드로 겔 내에서 장 모양의 스캐 폴드를 조각했습니다. 따라서 하이드로 겔은 줄기 세포가 성장할 수있는 기질이되는 것 외에도 최종 장 조직을 구축 할 형태 또는 "기하학적 구조"를 제공합니다.

장과 같은 스캐 폴드에 뿌려지면 몇 시간 내에 줄기 세포가 스캐 폴드에 퍼져서 독특한 crypt 구조와 융모와 같은 도메인을 가진 세포의 연속적인 층을 형성합니다. 그리고 놀랍게도 과학자들은 줄기 세포가 기능적인 작은 내장을 형성하기 위해 스스로 배열하는 방법을 "알았다"는 사실을 발견했습니다.

하이드로 겔 스캐 폴드의 기하 구조는 지하실 모양의 공동이있는 것처럼 보이며 줄기 세포의 행동에 직접적인 영향을 미치므로 줄기 세포가 공동에서 유지되고 자연 조직에서와 같이 외부 영역에서 분화됩니다. 루 톨프. 줄기 세포는 스캐 폴드의 모양에만 적응 한 것이 아니라 실제 장에서 발견되는 모든 주요 분화 세포 유형을 생산했으며 일부 희귀하고 특수한 세포 유형은 일반적으로 오르가 노이드에서 발견되지 않았습니다.

장 조직은 신체에서 가장 높은 세포 회전율로 알려져 있으며, 그 결과 폐쇄 된 구체로 성장하고 배양 상태를 유지하기 위해 매주 작은 조각으로 분해되어야하는 고전적인 오르가 노이드의 내강에 축적되는 대량의 죽은 세포가 축적됩니다. 이 논문의 제 1 저자 인 Mike Nikolaev는 "미세 유체 시스템의 도입으로 이러한 미니 내장을 효율적으로 관류하고 세포 탄생과 죽음이 균형을 이루는 수명이 긴 항상성 오가 노이드 시스템을 구축 할 수있었습니다."라고 말합니다.

연구자들은 이러한 소형 내장이 생체 내 대응 물과 많은 기능적 특징을 공유한다는 것을 보여줍니다. 예를 들어, 그들은 대규모 조직 손상 후 재생 될 수 있으며 이전에는 실험실에서 성장한 다른 조직 모델로는 불가능했던 방식으로 염증 과정 또는 숙주-미생물 상호 작용을 모델링하는 데 사용할 수 있습니다.

또한,이 접근법은 폐, 간 또는 췌장과 같은 다른 기관에서 파생 된 줄기 세포와 인간 환자의 생검에서 얻은 소형 조직의 성장에 광범위하게 적용됩니다. "우리의 연구는 조직 공학을 사용하여 오가 노이드 개발을 제어하고 생리 학적 관련성이 높은 차세대 오가 노이드를 구축하여 질병 모델링, 신약 발견, 진단 및 재생 의학에 대한 흥미로운 관점을 열 수 있음을 보여줍니다."라고 Lütolf는 말합니다.