Estandarización del crecimiento de organoides a través de sistemas de guía controlados
Crédito: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Una innovación reciente de un laboratorio de la EPFL permitirá, por primera vez, la producción en masa de organoides estandarizados. Este avance se logró gracias a un sistema de guía personalizado que garantiza un cultivo celular homogéneo. Descrita en un artículo publicado hoy en Nature Biomedical Engineering, la técnica allana el camino para usos industriales, como la detección de nuevos medicamentos.
Durante la última década, la investigación de organoides ha suscitado esperanzas, particularmente en términos de medicina personalizada y detección mejorada de nuevos fármacos. La estructura y las propiedades de estos cultivos de tejidos tridimensionales son similares a las de los órganos completos, lo que crea oportunidades sin precedentes. Sin embargo, el uso generalizado de organoides se ha visto obstaculizado debido al crecimiento desordenado de las células. La capacidad de comparar miles de muestras para uso industrial requiere que se cree una serie de «mini-órganos» idénticos para permitir el monitoreo automatizado. Gracias a los hidrogeles microestructurados que ha desarrollado, el Laboratorio de Bioingeniería de Células Madre de la EPFL lo ha hecho realidad. Los hidrogeles actúan como pequeños moldes en los que las células madre pueden propagarse y diferenciarse uniformemente. El nuevo sistema, detallado en un artículo publicado hoy en Nature Biomedical Engineering, se utilizó con éxito en un estudio en el Hospital Universitario de Lausana (CHUV) que probó moléculas de fármacos en el cáncer colorrectal.
Monitoreo automatizado
Varios años de investigación fueron necesarios para crear el entorno ideal para fomentar el crecimiento controlado de organoides. «Sabíamos que uno de los parámetros esenciales era la velocidad a la que se agregan las células madre», dice Nathalie Brandenberg, una de las autoras del artículo. Los hidrogeles están impresos con agujeros de solo unos pocos micrómetros de diámetro, creando una serie de micropocillos en forma de U. Cada pocillo recibe unas 100 células, que se agrupan y forman una colonia relativamente compacta en unos 30 minutos. Las células intestinales agregadas luego crecen y se diferencian, produciendo organoides intestinales funcionales unas 60 horas más tarde. «Obtuvimos una tasa de éxito del 92% con estos cultivos», dice Brandenberg. La técnica de litografía blanda se utiliza para producir en masa los geles. El método parece simple pero, en palabras de Matthias Ltolf, director del laboratorio, «desarrollar un diseño y un proceso de fabricación altamente confiables para los geles, así como métodos para cultivar los organoides en ellos, presentó verdaderos desafíos científicos».
Adecuado para varios tipos de organoides
El concepto se implementó recientemente en el CHUV y el Instituto Ludwig para la Investigación del Cáncer como parte de las pruebas de fármacos contra el cáncer. Miles de pequeñas muestras en filas ordenadas permitieron a los investigadores generar y comparar rápidamente una gran cantidad de imágenes y datos precisos en tiempo real sobre aspectos anatómicos, fisiológicos e incluso moleculares. El equipo también descubrió que, al seleccionar un diámetro y una densidad específicos, los miniórganos que estudiaron permanecieron vivos durante dieciséis días, lo que les permitió investigar el impacto de las sustancias activas a lo largo del tiempo. El crecimiento celular no se vio afectado por las adiciones diarias de líquido o gel: menos del 1 % de las muestras se vieron afectadas negativamente.
Dado que el sistema se puede adaptar según sea necesario, su uso no se limita a la detección de cáncer drogas «El diámetro, la profundidad y el espacio entre los micropocillos se pueden variar, al igual que la formulación del gel. Esto significa que se pueden cultivar diferentes tipos y tamaños de tejido», dice Ltolf. La tecnología se está utilizando actualmente en un estudio clínico piloto en colaboración con el CHUV para cultivar organoides intestinales utilizando células madre extraídas de pacientes con fibrosis quística. El objetivo es determinar si este nuevo método se puede utilizar para encontrar una combinación de medicamentos específica para cada paciente. Los resultados iniciales son alentadores.
Nace una startup
El laboratorio EPFL, cuya investigación en el campo durante la última década ya ha obtenido un amplio reconocimiento, cree que este avance allanará el camino a un uso más amplio de organoides para el desarrollo de nuevos fármacos y tratamientos personalizados. El nuevo sistema ayudará a remodelar la cantidad de ensayos clínicos requeridos. Dos de los investigadores que escribieron el estudio, Nathalie Brandenberg y Sylke Hoehnel, lanzaron una startup, SUN bioscience, para comercializar la tecnología.
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El nuevo hidrogel puede llevar los organoides del plato a la clínica Más información: Cultivo automatizado de organoides de alto rendimiento a través de la agregación de células madre en matrices de microcavidades, Nature Biomedical Engineering (2020). DOI: 10.1038/s41551-020-0565-2 , www.nature.com/articles/s41551-020-0565-2 Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Cita de Lausana: Estandarización del crecimiento de organoide a través de sistemas de guía controlados (8 de junio de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-standardizing-organoid-growth-guidance. html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.