Organoid - Organoid

Lgr5+ -kantasoluista kasvatettu suoliston organoidi.

Organoidikappaleen on pienoiskoossa ja yksinkertaistettu versio, joka elin on tuotettu in vitro kolmiulotteisesti että osoittaa realistinen mikro-anatomia. Ne ovat peräisin yhdestä tai muutamasta soluja peräisin kudoksesta , alkion kantasoluja tai indusoitujen pluripotenttien kantasolujen , jotka voivat itse järjestää kolmiulotteisessa kulttuuri johtuen niiden itseuudistumiseen ja erilaistumista valmiuksia. Organoidien kasvatustekniikka on kehittynyt nopeasti 2010 -luvun alusta lähtien, ja The Scientist nimesi sen yhdeksi vuoden 2013 suurimmista tieteellisistä saavutuksista. Tutkijat käyttävät organoideja tutkimaan sairauksia ja hoitoja laboratoriossa .

Historia

Yritykset luoda elimiä in vitro alkoivat yhdellä ensimmäisistä dissosiaatio-reagregaatiokokeista, joissa Henry Van Peters Wilson osoitti, että mekaanisesti dissosioituneet sienisolut voivat reagoida ja organisoitua kokonaisen organismin luomiseksi. Seuraavina vuosikymmeninä useat laboratoriot pystyivät tuottamaan erityyppisiä elimiä in vitro dissosioimalla ja reagroimalla sammakkoeläimiltä ja alkionpoikasilta saatuja elinkudoksia. Ilmiöitä erotetaan mekaanisesti solujen kokoamiseen ja uudistamalla uudistaa kudoksen ne saatiin johti sittemmin kehittämiseen ero tarttumista hypoteesin mukaan Malcolm Steinberg . Kantasolubiologian alan myötä kantasolujen potentiaali muodostaa elimiä in vitro toteutui varhain havainnolla, että kun kantasolut muodostavat teratoomia tai alkiokappaleita , erilaistuneet solut voivat järjestyä erilaisiin rakenteisiin, jotka muistuttavat useita kudostyyppejä . Organoidien kentän tulo alkoi siirtymällä kantasolujen viljelystä ja erottamisesta 2D-väliaineista 3D-väliaineisiin, jotta voidaan kehittää monimutkaisia ​​kolmiulotteisia elinten rakenteita. Vuodesta 1987 lähtien tutkijat ovat kehittäneet erilaisia ​​menetelmiä 3-D-viljelyyn ja pystyneet hyödyntämään erityyppisiä kantasoluja tuottamaan organoideja, jotka muistuttavat monia elimiä. Vuonna 2006 Yaakov Nahmias ja David Odde osoittivat vaskulaarisen maksan organoidin itsekokoonpanoa ylläpidettynä yli 50 päivää in vitro . Vuonna 2008 Yoshiki Sasai ja hänen tiiminsä RIKEN- instituutissa osoittivat, että kantasolut voidaan yhdistää hermosolujen palloiksi, jotka järjestäytyvät itsestään erottuvaksi kerrokseksi. Vuonna 2009 laboratorio Hans Clevers klo Hubrecht instituutti ja University Medical Center Utrecht , Alankomaat, osoitti, että yksittäinen LGR5 ekspressoivien suoliston kantasolut itse järjestäytyä krypta nukkalisäke rakenteet in vitro ilman tarpeellisuudesta mesenkymaalisten markkinarako. Vuonna 2010 Mathieu Unbekandt & Jamie A.Davies osoittivat munuaisten organoidien tuotantoa hiiren sikiöstä peräisin olevista renogeenisista kantasoluista. Myöhemmät raportit osoittivat näiden organoidien merkittävän fysiologisen toiminnan in vitro ja in vivo .

Vuonna 2013, Madeline Lancaster on Institute of Molecular Biotechnology , että itävaltalainen Academy of Sciences perustettiin protokolla viljelemiseksi aivojen organoidia peräisin kantasoluista, jotka jäljittelevät kehittää ihmisen aivojen solujen organisaatio. Vuonna 2014 Artem Shkumatov et ai. Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa osoitti, että sydän- ja verisuonijärjestelmän organoideja voidaan muodostaa ES-soluista moduloimalla substraatin jäykkyyttä, johon ne tarttuvat. Fysiologinen jäykkyys edisti EB: n kolmiulotteisuutta ja kardiomyogeenistä erilaistumista.

Takebe et ai. osoittavat yleistetyn menetelmän elinten silmujen muodostumiselle eri kudoksista yhdistämällä pluripotentteja kantasoluista peräisin olevia kudosspesifisiä esiasteita tai asiaankuuluvia kudosnäytteitä endoteelisolujen ja mesenkymaalisten kantasolujen kanssa. He ehdottivat, että itseorganisoituneen kondensaatioperiaatteen avulla syntyneet vähemmän kypsät kudokset tai elinmunat voivat olla tehokkain lähestymistapa kypsien elintoimintojen palauttamiseen elinsiirron jälkeen, eikä kondensaatit kehittyneemmän vaiheen soluista.

Ominaisuudet

Lancaster ja Knoblich määrittelevät organoidin kokoelmaksi elinspesifisiä solutyyppejä, jotka kehittyvät kantasoluista tai elinten esiasteista, organisoituvat itse solujen lajittelun ja alueellisesti rajoitetun linjasitoumuksen avulla samalla tavalla kuin in vivo , ja niillä on seuraavat ominaisuudet:

• siinä on useita elinspesifisiä solutyyppejä;
• se kykenee tiivistämään jonkin elimen tietyn toiminnon (esim. supistuminen , hermoaktiivisuus , endokriininen eritys, suodatus, erittyminen );
• sen solut on ryhmitelty yhteen ja järjestetty avaruudellisesti, samanlainen kuin elin.

Käsitellä asiaa

Organoidien muodostuminen vaatii yleensä kantasolujen tai esisolujen viljelyä 3D -alustassa . 3D-väliaine voidaan valmistaa käyttämällä solunulkoisen matriisin hydrogeeliä , kuten Matrigelia tai Cultrex BME: tä, joka on laminiinirikas solunulkoinen matriisi, jota erittää Engelbreth-Holm-Swarm-tuumorilinja. Organoidikappaleita voidaan sitten valmistaa upottamalla kantasolut 3D -väliaineeseen. Kun pluripotentteja kantasoluja käytetään organoidin luomiseen, solujen annetaan yleensä, mutta ei koko ajan, muodostaa alkiokappaleita . Näitä alkiokappaleita käsitellään sitten farmakologisesti kuviointitekijöillä halutun organoidisen identiteetin muodostumisen edistämiseksi. Organoideja on myös luotu käyttämällä kohde -elimestä uutettuja aikuisten kantasoluja ja viljelty 3D -alustalla.

Tyypit

Lukuisia elinrakenteita on koottu uudelleen organoidien avulla. Tämän osion tarkoituksena on hahmotella alan tilanne tällä hetkellä tarjoamalla lyhennetty luettelo onnistuneesti luoduista organoideista sekä lyhyt hahmotelma, joka perustuu viimeisimpään kirjallisuuteen jokaisesta organoidista, ja esimerkkejä sen käytöstä tutkimuksessa.

Aivojen organoidi

Aivojen organoidikappale kuvaa keinotekoisesti kasvatettu, in vitro , pienoiskoossa elimet muistuttavat aivoihin . Aivojen organoidit luodaan viljelemällä ihmisen pluripotentteja kantasoluja kolmiulotteisessa rakenteessa pyörivällä bioreaktorilla ja kehittyvät kuukausien aikana. Menettelyllä on mahdollisia sovelluksia aivojen kehityksen, fysiologian ja toiminnan tutkimuksessa. Aivojen organoidit voivat kokea "yksinkertaisia ​​tuntemuksia" vastauksena ulkoiseen stimulaatioon, ja neurotieteilijät Andrea Lavazza , Elan Ohayon ja Hideya Sakaguchi ovat niitä, jotka ilmaisevat huolensa siitä, että tällaiset elimet voivat kehittää tunteita . He ehdottavat, että tekniikan jatkokehitys edellyttää tiukkaa valvontamenettelyä.

Suoliston organoidi

Suoliston organoideilla tarkoitetaan organoideja, jotka muodostavat uudelleen ruoansulatuskanavan rakenteet. Ruoansulatuskanava tulee endodermistä , joka kehityksen aikana muodostaa putken, joka voidaan jakaa kolmeen erilliseen alueeseen, joista syntyy muiden elinten ohella seuraavat ruoansulatuskanavan osat:

1. Foregut aiheuttaa suuontelon ja vatsan
2. Midgut aiheuttaa ohutsuolen ja nousevan paksusuolen
3. Hindgut aiheuttaa peräsuolen ja muun paksusuolen

Organoideja on luotu seuraaville ruoansulatuskanavan rakenteille:

Suoliston organoidi

Suoliston organoidit ovat tähän mennessä olleet suolen organoidien joukossa, jotka on tuotettu suoraan pluripotentteista kantasoluista. Yksi tapa ihmisen pluripotentteista kantasoluista voidaan ajaa muodostamaan suoliston organoideja on ensin aktiviini A: n käyttö solujen ajamiseksi mesoendodermaaliseen identiteettiin, jota seuraa Wnt3a- ja Fgf4 -signalointireittien farmakologinen uudelleensäätö , koska niiden on osoitettu edistävän posteriorista suolistoa kohtalo. Suoliston organoideja on myös tuotettu suoliston kantasoluista, uutettu aikuisen kudoksesta ja viljelty 3D -alustassa. Näitä aikuisten kantasoluista peräisin olevia organoideja kutsutaan usein enteroideiksi tai kolonoideiksi niiden alkuperäsegmentistä riippuen, ja ne on saatu sekä ihmisen että hiiren suolistosta. Suoliston organoidit koostuvat yhdestä kerroksesta polarisoituneista suoliston epiteelisoluista, jotka ympäröivät keskusluumenia. Sellaisenaan, koota uudelleen suoliston krypta-villus-rakenne kertomalla sen toiminta, fysiologia ja organisaatio uudelleen ja ylläpitämällä kaikki rakenteessa normaalisti esiintyvät solutyypit, mukaan lukien suoliston kantasolut. Siten suoliston organoidit ovat arvokas malli tutkia suoliston ravinteiden kuljetusta, lääkkeen imeytymistä, inkretiinihormonin eritystä ja eri enteropatogeenien aiheuttamaa infektiota. Suoliston organoidit kiteyttävät krypta-Villus- rakenteen erittäin tarkasti , koska ne on onnistuneesti siirretty hiiren suolistoon, ja siksi niitä pidetään erittäin arvokkaina tutkimusmalleina. Yksi suoliston organoideja hyödyntäneistä tutkimusaloista on kantasolujen markkinarako. Suoliston organoideja käytettiin tutkimaan suoliston kantasolujen kapeuden luonnetta , ja niillä tehty tutkimus osoitti IL-22: n positiivisen roolin suoliston kantasolujen ylläpitämisessä sekä muiden solutyyppien, kuten neuronien ja fibroblastien, roolin ylläpidossa suoliston kantasoluista. Infektiobiologian alalla on tutkittu erilaisia ​​suoliston organoidipohjaisia ​​mallijärjestelmiä. Toisaalta organoidit voidaan tartuttaa irtotavarana yksinkertaisesti sekoittamalla ne kiinnostavan enteropatogeenin kanssa. Kuitenkin infektion mallintamiseksi luonnollisempaa reittiä alkaen suoliston ontelosta tarvitaan taudinaiheuttajan mikroinjektio . Lisäksi suoliston organoidien napaisuus voidaan kääntää, ja ne voidaan jopa erottaa yksittäisiksi soluiksi ja viljellä 2D -yksikerroksina, jotta epiteelin apikaalinen ja basolateraalinen puoli olisi helpommin saavutettavissa. Suoliston organoidit ovat myös osoittaneet terapeuttista potentiaalia.

Jotta suolistoa voitaisiin koota tarkemmin in vivo , on kehitetty suoliston organoidien ja immuunisolujen rinnakkaisviljelmiä . Lisäksi elin-sirulla -malleissa yhdistyvät suoliston organoidit muiden solutyyppien, kuten endoteeli- tai immuunisolujen, kanssa sekä peristalttinen virtaus.

Vatsa tai mahalaukun organoidi

Mahalaukun organoidit tiivistävät ainakin osittain mahalaukun fysiologian . Mahalaukun organoideja on tuotettu suoraan pluripotentteista kantasoluista FGF- , WNT- , BMP- , retinoiinihapon ja EGF- signalointireittien ajallisen manipuloinnin avulla kolmiulotteisissa viljelyolosuhteissa. Mahalaukun organoideja on myös tuotettu käyttämällä LGR5: tä ilmentäviä aikuisten mahalaukun kantasoluja . Mahalaukun organoideja on käytetty mallina syövän tutkimuksessa yhdessä ihmisten sairauksien ja kehityksen kanssa. Esimerkiksi yksi tutkimus tutki taustalla olevia geneettisiä muutoksia potilaan metastaattisen kasvainpopulaation takana ja havaitsi, että toisin kuin potilaan primaarikasvain, etäpesäkkeessä olivat molemmat TGFBR2 -geenin alleelit mutatoituneet. Arvioidakseen edelleen TGFBR2: n roolia metastaasissa tutkijat loivat organoideja, joissa TGFBR2 -ilmentyminen kaatuu, minkä kautta he pystyivät osoittamaan, että TGFBR2 -aktiivisuuden väheneminen johtaa syöpäkasvainten hyökkäykseen ja etäpesäkkeisiin sekä in vitro että in vivo .

Kielinen organoidi

Kieliset organoidit ovat organoideja, jotka tiivistävät ainakin osittain kielen fysiologian näkökohdat. Epiteelin kielellisiä organoideja on tuotettu käyttämällä BMI1: tä ekspressoivia epiteelin kantasoluja kolmiulotteisissa viljelyolosuhteissa EGF: n , WNT : n ja TGF-β: n manipuloinnin avulla . Tästä organoidiviljelmästä puuttuu kuitenkin makureseptoreita , koska nämä solut eivät synny Bmi1: tä ilmentävistä epiteelisoluista. Kielellisiä makuhermo -organoideja, jotka sisältävät maku- soluja, on kuitenkin luotu käyttämällä LGR5 + - tai CD44 + -kantasoluja (Cirvalvallate (CV) papilla). Nämä makuhermo -organoidit on luotu onnistuneesti sekä suoraan eristetyistä Lgr5- että LGR6 -ilmentävistä maku -kantasoluista . ja epäsuorasti Lgr5+ - tai CD44+ -kantasoluja sisältävän CV -kudoksen eristämisen, pilkkomisen ja sen jälkeisen viljelyn kautta.

Muunlaiset organoidit

• Kilpirauhasen organoidi
• Thymic organoid

Kateenkorvan organoidit tiivistävät ainakin osittain kateenkorvan arkkitehtuurin ja kantasolujen kapean toiminnallisuuden , joka on imusolmuke, jossa T-solut kypsyvät. Kateenkorvan organoidit on tuotettu kylvemällä kateenkorvan stroomasoluja 3-ulotteiseen viljelmään. Kateenkorvan organoidit näyttävät tiivistävän kateenkorvan toimintaa, koska ihmisen hematopoieettisten tai luuytimen kantasolujen viljeleminen hiiren kateenkorvan organoidien kanssa johti T-solujen tuotantoon .

• Kiveksen organoidi
• Eturauhasen organoidi
• Maksan organoidi
• Haiman organoidi

Viimeaikaiset edistysaskeleet solua hylkivissä mikrotiitterilevyissä ovat mahdollistaneet suurten pienimolekyylisten lääkkeiden, kuten kirjastojen, nopean ja kustannustehokkaan seulonnan haimasyövän 3D-malleja vastaan. Nämä mallit ovat yhdenmukaisia ​​fenotyyppi- ja ilmentymisprofiileissa tohtori David Tuvesonin laboratoriossa löydettyjen mallien kanssa .

• Epiteelin organoidi
• Keuhkojen organoidi
• Munuaisten organoidi
• Gastruloidi (alkion organoidi) - Luo kaikki alkion akselit ja toteuttaa täysin kollineaariset Hox -geenin ilmentymismallit anteroposteriorista akselia pitkin.
• Blastoidi (blastokystamainen organoidi)
• Sydämen organoidit - Vuonna 2018 ontot sydämen organoidit tehtiin lyömään ja vastaamaan ärsykkeisiin lyömään nopeammin tai hitaammin.
• Verkkokalvon organoidi
• Glioblastooma organoidi

Aivosyövän 3D-organoidimallit, jotka ovat peräisin joko potilaasta peräisin olevista selittäjistä (PDX) tai suoraan syöpäkudoksesta, ovat nyt helposti saavutettavissa ja tarjoavat näiden kasvainten tehokkaan seulonnan nykyistä hyväksyttyjen lääkkeiden paneelia vastaan ​​ympäri maailmaa.

Perustutkimus

Organoidien avulla voidaan tutkia, miten solut ovat vuorovaikutuksessa elimen kanssa, niiden vuorovaikutusta ympäristön kanssa, miten sairaudet vaikuttavat niihin ja lääkkeiden vaikutusta. In vitro -viljely tekee tämän järjestelmän käsittelemisestä helppoa ja helpottaa niiden seurantaa. Vaikka elimiä on vaikea viljellä, koska niiden koko rajoittaa ravinteiden tunkeutumista, organoidien pieni koko rajoittaa tätä ongelmaa. Toisaalta niissä ei ole kaikkia elinominaisuuksia, eikä vuorovaikutusta muiden elinten kanssa koota uudelleen in vitro . Vaikka kantasoluja ja kantasolujen säätelyä koskeva tutkimus oli suoliston organoidien ensimmäinen käyttöalue, niitä käytetään nyt myös esimerkiksi ravinteiden imeytymisen, lääkkeiden kuljetuksen ja inkretiinihormonien erittymisen tutkimiseen. Tällä on suuri merkitys imeytymishäiriöiden sekä aineenvaihduntasairauksien, kuten lihavuuden , insuliiniresistenssin ja diabeteksen, yhteydessä .

Taudin mallit

Organoidit tarjoavat mahdollisuuden luoda ihmisen sairauksien solumalleja, joita voidaan tutkia laboratoriossa, jotta voidaan paremmin ymmärtää taudin syyt ja tunnistaa mahdolliset hoidot. Yhdessä esimerkissä CRISPR -nimistä genomin editointijärjestelmää sovellettiin ihmisen pluripotentteihin kantasoluihin kohdennettujen mutaatioiden tuomiseksi geeneihin, jotka liittyvät kahteen erilaiseen munuaissairauteen, polykystiseen munuaissairauteen ja fokusaaliseen segmentaaliseen glomeruloskleroosiin . Nämä CRISPR-modifioidut pluripotentit kantasolut kasvatettiin myöhemmin ihmisen munuaisten organoideiksi, joilla oli sairausspesifisiä fenotyyppejä. Munuaisten organoidit kantasoluista, joilla on polysystinen munuaissairaus, muodostivat suuria, läpikuultavia kystan rakenteita munuaistiehyistä. Kun niitä kasvatettiin ilman tarttuvia vihjeitä (suspensiossa), nämä kystat saavuttivat halkaisijaltaan 1 cm: n koon useiden kuukausien aikana. Munuaisten organoidit, joilla on mutaatioita geenissä, joka liittyy fokusoivaan segmentaaliseen glomeruloskleroosiin, kehittivät risteyksessä vikoja podosyyttien, tuossa sairaudessa vaikuttavien suodatussolujen, välillä. Tärkeää on, että nämä taudin fenotyypit puuttuivat samankaltaisen geneettisen taustan kontrolliorganoideista, mutta niistä puuttuivat CRISPR -mutaatiot. Näiden organoidisten fenotyyppien vertailu hiirien ja ihmisten sairaisiin kudoksiin ehdotti samankaltaisuutta varhaisen kehityksen vikojen kanssa.

Kuten Takahashi ja Yamanaka kehittivät ensimmäisen kerran vuonna 2007, indusoidut pluripotentit kantasolut (iPSC) voidaan myös ohjelmoida uudelleen potilaan ihon fibroblasteista. Näillä kantasoluilla on potilaan tarkka geneettinen tausta, mukaan lukien kaikki geneettiset mutaatiot, jotka voivat edistää ihmisen sairauden kehittymistä. Näiden solujen erilaistumisen osaksi munuaisten organoidia on tehty sairastavien potilaiden Lowe oireyhtymä johtuu ORCL1 mutaatioita. Tässä raportissa verrattiin potilaan iPSC: stä eriytyneitä munuaisten organoideja toisiinsa liittymättömään kontrollin iPSC: hen ja osoitettiin potilaan munuaissolujen kyvyttömyys mobilisoida transkriptiotekijä SIX2 golgi -kompleksista . Koska SIX2 on hyvin karakterisoitu nefronien esisolujen merkki korkin mesenkyymissä , kirjoittajat päättivät, että Lowen oireyhtymässä usein esiintyvä munuaissairaus ( proksimaalisen tubuluksen reabsorption maailmanlaajuinen epäonnistuminen tai Fanconi -oireyhtymä ) voi liittyä nefronista johtuvaan nefronikuvion muutokseen esisoluista, joista puuttuu tämä tärkeä SIX2 -geeniekspressio .

Muissa tutkimuksissa on käytetty CRISPR -geenin muokkausta potilaan mutaation korjaamiseksi potilaan iPSC -soluissa isogeenisen kontrollin luomiseksi , joka voidaan suorittaa samanaikaisesti iPSC -uudelleenohjelmoinnin kanssa. Potilaan iPSC -johdetun organoidin vertailu isogeeniseen kontrolliin on alan nykyinen kultastandardi, koska se sallii kiinnostavan mutaation eristämisen ainoana muuttujana kokeellisessa mallissa. Eräässä tällaisessa raportissa verrattiin munuaisorganoideja, jotka olivat peräisin Mainzer-Saldinon oireyhtymän potilaan iPSC: stä yhdistelmä-heterotsygoottisten mutaatioiden vuoksi IFT140: ssä, isogeeniseen kontrolliorganoidiin, jossa CRISPR korjasi IFT140- variantin, joka aiheutti elinkelvottoman mRNA-transkription . Potilaan munuaisten organoidit osoittivat epänormaalia silmusmorfologiaa, joka oli yhdenmukainen olemassa olevien eläinmallien kanssa ja joka pelastettiin villityypin morfologiaan geenikorjattuissa organoideissa. Potilaan ja kontrollin organoideista puhdistettujen epiteelisolujen vertaileva transkriptionaalinen profilointi korosti polkuja, jotka liittyvät solujen napaisuuteen , solusolujen liitoksiin ja dyneiinimoottorikokoonpanoon , joista osa oli liittynyt muihin genotyyppeihin munuaissilopatioiden fenotyyppisessä perheessä. Toinen raportti, jossa käytettiin isogeenistä kontrollia, osoitti epänormaalia nefriinin lokalisoitumista munuaisten organoidien glomeruloissa, jotka olivat syntyneet potilaalta, jolla oli synnynnäinen nefroottinen oireyhtymä .

Henkilökohtainen lääketiede

Suoliston organoideja, jotka on kasvatettu peräsuolen biopsioista käyttäen Clevers -ryhmän vahvistamia viljelykäytäntöjä, on käytetty kystisen fibroosin mallintamiseen , ja se johti ensimmäiseen organoidien käyttöön henkilökohtaiseen hoitoon. Kystinen fibroosi on perinnöllinen sairaus, joka johtuu kystisen fibroosin transmembraanisen johtavuuden säätögeenin geenimutaatioista, joka koodaa epiteelin ionikanavaa, joka on välttämätön terveille epiteelin pintanesteille. Jeffrey Beekmanin (Wilhelminan lastensairaala, Utrechtin yliopistollinen lääketieteellinen keskus, Alankomaat) laboratorion tutkimuksissa kuvattiin vuonna 2013, että kolorektaalisten organoidien stimulointi cAMP: tä lisäävillä agonisteilla, kuten forskoliinilla tai koleratoksiinilla, aiheutti organoidien nopean turpoamisen täysin CFTR-riippuvaisella tavalla . Muiden kuin kystisen fibroosin kohteiden organoidit turpoavat forskoliinivasteena nesteen kuljetuksen seurauksena organoidien onteloihin, mutta kystistä fibroosia sairastavilta ihmisiltä peräisin olevien organoidien määrä on vähentynyt tai puuttuu huomattavasti. Turvotus voitaisiin palauttaa CFTR -proteiinia korjaavilla lääkkeillä (CFTR -modulaattorit), mikä osoittaa, että yksittäiset vasteet CFTR -moduloivaan hoitoon voitaisiin mitata prekliinisessä laboratorioympäristössä. Schwank et ai. osoitti myös, että suoliston kystisen fibroosin organoidinen fenotyyppi voitaisiin korjata CRISPR-Cas9-geenimuokkauksella vuonna 2013.

Dekkers et ai. vuonna 2016 paljasti, että kvantitatiiviset erot forskoliinin aiheuttamassa turvotuksessa kystistä fibroosia sairastavilta ihmisiltä peräisin olevien suoliston organoidien välillä liittyvät tunnettuihin diagnostisiin ja prognostisiin markkereihin, kuten CFTR-geenimutaatioihin tai CFTR-toiminnon in vivo -biomarkkereihin. Lisäksi kirjoittajat osoittivat, että CFTR -modulaattorivasteet suoliston organoideissa, joilla oli spesifisiä CFTR -mutaatioita, korreloivat näiden hoitojen julkaistujen kliinisten tutkimustietojen kanssa. Tämä johti prekliinisiin tutkimuksiin, joissa havaittiin erittäin harvinaisia ​​CFTR -mutaatioita sairastavien potilaiden organoidien, joille ei ollut rekisteröity hoitoa, vasteen voimakkaasti kliinisesti saatavilla olevaan CFTR -modulaattoriin. Ehdotettu kliininen hyöty hoidosta näille potilaille prekliinisen organoiditestin perusteella vahvistettiin myöhemmin, kun kliinisen CF -keskuksen jäsenet aloittivat hoidon kliinisessä Kors van der Entin valvonnassa (lasten pulmonologian osasto, Wilhelmina Children's Hospital, University Medical Center) Utrecht, Alankomaat). Nämä tutkimukset osoittavat ensimmäistä kertaa, että organoideja voidaan käyttää yksilölliseen hoidon tai yksilöllisen lääketieteen räätälöintiin .

Kehitysbiologian mallina

Organoidit tarjoavat tutkijoille poikkeuksellisen mallin kehitysbiologian opiskeluun . Pluripotenttisten kantasolujen tunnistamisen jälkeen pluripotenttisten kantasolujen kohtalon ohjaamisessa in vitro 2D -viljelmien avulla on tapahtunut suuria edistysaskeleita . Nämä edistysaskeleet PSC -kohtalon suunnassa yhdistettynä 3D -viljelytekniikoiden kehitykseen mahdollistivat organoidien luomisen, jotka kiteyttävät useiden elinten eri erityisalueiden ominaisuudet. Näiden organoidien käyttö on siten suuresti lisännyt ymmärrystämme organogeneesin prosesseista ja kehitysbiologian kentästä. Esimerkiksi keskushermoston kehityksessä organoidit ovat auttaneet ymmärtämään verkkokalvon kupin muodostumisen fyysisiä voimia. Uudempi työ on pidentänyt aivokuoren organoidien kasvukausia laajasti ja lähes vuoden kuluttua tietyissä erilaistumisolosuhteissa organoidit säilyvät ja niillä on joitain piirteitä ihmisen sikiön kehitysvaiheista.

Viitteet

Lue lisää