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Poumon Organoids : Méthodologie, recherche et applications

Les poumons sont composés d'un système étant branché complexe, garni des cellules hautement spécialisées. Ces cellules facilitent plusieurs fonctionnements essentiels, tels que l'échange de l'oxygène, mais également fonctions immunitaires pour protéger la présente partie vulnérable du fuselage contre l'infection.

Les progrès récents ont découvert qu'il est possible d'élever les cellules épithéliales poumon-dérivées dans une culture 3D, sans cellules de support structurelles qu'ils se développent habituellement dedans dans les poumons. Dans ce réglage, les cellules forment auto-former des structures désignées sous le nom des « organoids ».

Méthodologie

Des cultures cellulaires ont été en grande partie développées dans une couche unitaire qui manque in vivo des interactions plus complexes entre les cellules et les types de cellules. Grandissant des cellules dans les organoids 3D offre une analyse plus complexe et plus réaliste parce que les organoids accomplissent trois aspects importants in vivo des organes : plus d'un type de cellules peut être développé ensemble, ces types de cellules peuvent se structurer environ comme ils font dans l'organe indigène et peuvent, grâce à ceci, maintenir le fonctionnement inné.

La production des organoids se fonde sur les mêmes procédés qui ont lieu pendant la production d'organe dans le développement normal. Ces procédés comprennent les propriétés spécifiques d'adhérence qui provoquent l'auto-organisme des cellules, et la différenciation des cellules d'ancêtre qui est limitée à certains endroits. Ceci peut être fait utilisant les cellules d'ancêtre de tissu embryonnaire, qui dispenseront en structures caractéristiques de l'organogenèse tôt. Des cellules matures du tissu adulte d'organe peuvent également être développées dans des organoids, mais dans une moindre mesure.

L'appareil respiratoire provient comme bourgeons sur l'endoderme, qui deviennent des voies aériennes et des alvéoles par une suite de procédés étant branchés. Les caractéristiques variées de cellules ont lieu pendant l'organogenèse et la formation d'un organoid. Des organoids humains de poumon ont été développés à partir des cellules souche pluripotent, qui peuvent être transplantées dans des souris pour permettre à l'accroissement de continuer dans les voies aériennes et les alvéoles des poumons.  Après six mois de cultivation, les poumons étaient équivalents aux poumons humains dans le deuxième trimestre de la gestation. Ceci pourrait également être réalisé quand les organoids de bourgeon de poumon sont demeurés dans la culture.

Recherche et applications

Organoids fournissent une méthode contrôle contrôle au tissu d'étude et un développement réalistes et animaux d'organe. Les organoids de poumon peuvent également être dérivés de différents tissus, tels que des cellules souche et des cellules basales. Dans des poumons, les cellules basales composent une partie des cellules épithéliales rayant la voie aérienne et sont essentielles pour mettre à jour le fonctionnement du barrage. Normalement, c'est les cellules basales qui changent le comportement et la prolifération en réponse aux dégâts de cellules pour remettre la couche épithéliale. Cependant, quand les dégâts sont induits aux cellules basales elles-mêmes, certaines cellules sécrétoires subissent les modifications qui ont comme conséquence elles les cellules basales fonctionnelles étant, fonctionnant de ce fait comme cellules souche. Des organoids de poumon peuvent être employés ici pour élucider plus au sujet des mécanismes de régénération du barrage épithélial et pour les examiner pour des médicaments réglant la plasticité et la lignée.

Growing lung organoids in biomaterial scaffold

Les maladies ont été également modélisées utilisant des organoids de poumon. Le virus respiratoire syncytial (RSV) affecte des nouveaux-nés, et n'a actuel aucun traitement efficace qualifié. Précédemment il n'y avait aucun modèle qui pourrait reproduire l'infection de RSV. Cependant, la recherche suivante qui a vu des organoids de poumon être infectés avec RSV, a trouvé les cellules épithéliales des organoids jetés dans le lumen des structures étant branchées. Cette pathologie a été précédemment vue en étudiant l'infection de RSV et est dans l'accord avec les causes sympt40mes de virus des'.  Ceci fournissent des possibilités pour que les organoids de poumon soient employés en tant que modèles viables pour étudier les maladies pulmonaires.

En plus strictement des viraux infection, le potentiel d'employer des organoids de poumon dans des conditions génétiques a été également vérifié. Le syndrome de Hermansky-Pudlak (HPS), sous quelques formes, est associé à la fibrose pulmonaire. Utilisant CRISPR, la fibrose pulmonaire associée par HSP était partiellement induite dans des organoids de poumon. L'effet donnant droit était des structures étant branchées moins tranchantes et une accumulation de cellules mésenchymateuses. Cette recherche a également trouvé la preuve de supporter la théorie que certaines formes de la fibrose pulmonaire sont provoquées par des blessures au tissu épithélial.

Par conséquent, il semble possible que les organoids de poumon sont tellement fonctionellement assimilés aux organes de poumon qu'ils peuvent être employés pour modéliser quelques formes de la fibrose pulmonaire. Plusieurs défis font face toujours à des organoids de poumon et à leur utilisation dans la recherche. Comme mentionné, un poumon organoid appariant le stade de développement du deuxième trimestre a été développé en six mois. Ceci indique que la maturation organoid apparie le rythme du développement normal. Par conséquent, l'extension de la pleine étape de maturation reste un défi. Une autre limitation actuelle est que le procédé étant branché qui a lieu semble être fait au hasard. Tandis que ceci en conformité avec une théorie indiquant le procédé étant branché aura lieu d'une façon servante à blanc, cette théorie n'est pas prouvée et le caractère aléatoire peut présenter des difficultés potentielles.

Troisièmement, le mécanisme exact de la structuration et la nature générale des cellules mésenchymateuses organoid est inconnu. Cependant, les organoids de poumon retiennent toujours beaucoup de potentiel comme modèles pour le fonctionnement de poumon, la maladie, et le dépistage des drogues.

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Last Updated: Sep 10, 2018

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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