Nuevo método desarrollado para ‘aumentar el tamaño’ de los mini órganos utilizados en la investigación médica
Proyección 3D de un agregado multiorganoide. Crédito: Catherine Dabrowska
Un equipo de ingenieros y científicos ha desarrollado un método de «multiplicación» de organoides: colecciones de células en miniatura que imitan el comportamiento de varios órganos y son herramientas prometedoras para el estudio de la biología y las enfermedades humanas.
Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, utilizaron su método para cultivar y hacer crecer una ‘minivía aérea’, la primera vez que se desarrolla un organoide en forma de tubo sin necesidad de ningún soporte externo.
Usando un molde hecho de un polímero especializado, los investigadores pudieron determinar el tamaño y la forma de las minivías respiratorias, cultivadas a partir de células madre de ratones adultos, y luego retirarlas del molde cuando alcanzaron el punto en el que podrían sustentarse a sí mismo.
Mientras que los organoides que se utilizan actualmente en la investigación médica están a escala microscópica, el método desarrollado por el equipo de Cambridge podría hacer posible el cultivo de órganos de tamaño natural. Sus resultados se informan en la revista Advanced Science.
Los organoides son pequeños ensamblajes de células tridimensionales que imitan la disposición de las células de los órganos completamente desarrollados. Pueden ser una forma útil de estudiar la biología humana y cómo puede salir mal en diversas enfermedades, y posiblemente cómo desarrollar tratamientos personalizados o regenerativos. Sin embargo, ensamblarlos en estructuras de órganos más grandes sigue siendo un desafío.
Otros equipos de investigación han experimentado con técnicas de impresión 3D para desarrollar mini-órganos más grandes, pero estos a menudo requieren una estructura de soporte externa.
«Los miniórganos son muy pequeños y muy frágiles», dijo el Dr. Yan Yan Shery Huang del Departamento de Ingeniería de Cambridge, quien codirigió la investigación. «Para ampliarlos, lo que aumentaría su utilidad en la investigación médica, necesitamos encontrar las condiciones adecuadas para ayudar a las células a autoorganizarse».
Huang y sus colegas han propuesto una nueva ingeniería de organoide enfoque llamado Multi-Organoid Patterning and Fusion (MOrPF) para hacer crecer una versión en miniatura de las vías respiratorias de un ratón utilizando células madre. Con esta técnica, los científicos lograron un ensamblaje más rápido de organoides en tubos de vías respiratorias con pasajes ininterrumpidos. Las minivías respiratorias cultivadas con la técnica MOrPF mostraron potencial para ampliarse para igualar el tamaño y la forma de las estructuras de los órganos vivos, y mantuvieron su forma incluso en ausencia de un soporte externo.
La técnica MOrPF consta de varios pasos . En primer lugar, se utiliza un molde de polímero, como una versión en miniatura de un molde de pastel o gelatina, para dar forma a un grupo de muchos organoides pequeños. El racimo se libera del molde después de un día y luego crece durante dos semanas más. El grupo se convierte en una sola estructura tubular, cubierta por una capa exterior de células de las vías respiratorias. El proceso de moldeado es lo suficientemente largo para que la capa exterior de las células forme una envoltura alrededor de todo el grupo. Durante las dos semanas de mayor crecimiento, las paredes internas desaparecen gradualmente, dando lugar a una estructura tubular hueca.
«La maduración gradual de las células es realmente importante», dijo el Dr. Joo-Hyeon Lee de WellcomeMRC Cambridge de Cambridge. Instituto de Células Madre, quien codirigió la investigación. «Las células deben estar bien organizadas antes de que podamos liberarlas para que las estructuras no colapsen».
El grupo de organoides se puede considerar como pompas de jabón, inicialmente empaquetadas para formar la forma del molde Para fusionarse en una sola burbuja gigantesca del grupo de burbujas comprimidas, las paredes internas deben romperse. En el proceso MOrPF, los grupos de organoides fusionados se liberan del molde para crecer en condiciones flotantes y sin andamios, de modo que las células que forman las paredes internas del grupo fusionado puedan extraerse del grupo. El molde se puede hacer en diferentes tamaños o formas, para que los investigadores puedan predeterminar la forma del mini-órgano terminado.
«Lo interesante es que, si piensas en las pompas de jabón, el la gran burbuja resultante siempre es esférica, pero las propiedades mecánicas especiales de la membrana celular de los organoides hacen que la forma fusionada resultante conserve la forma del molde», dijo el coautor, el profesor Eugene Terentjev del Laboratorio Cavendish de Cambridge.
El equipo dice que su método se aproximó mucho al proceso natural de formación de tubos de órganos en algunas especies animales. Tienen la esperanza de que su técnica ayude a crear órganos biomiméticos para facilitar la investigación médica.
Los investigadores primero planean usar su método para construir un ‘órgano en un chip’ tridimensional, que permite la transmisión continua en tiempo real monitoreo de células, y podría usarse para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades mientras se reduce la cantidad de animales utilizados en la investigación. Eventualmente, la técnica también podría usarse con células madre extraídas de un paciente, para desarrollar tratamientos personalizados en el futuro.
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Organoides producen corazón embrionario Más información: Ye Liu et al. ‘Bioensamblaje de tubos de vía aérea lumenizados a escala macro de forma definida a través de patrones y fusión de múltiples organoides’. Ciencias Avanzadas (2021). DOI: 10.1002/advs.202003332 Proporcionado por la Universidad de Cambridge Cita: Nuevo método desarrollado para «aumentar el tamaño» de los mini órganos utilizados en la investigación médica (8 de febrero de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https:/ /medicalxpress.com/news/2021-02-method-up-sizing-mini-medical.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.