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Polmone Organoids: Metodologia, ricerca ed applicazioni

I polmoni sono compresi un sistema di ramificazione complesso, allineato con le celle altamente specializzate. Queste celle facilitano parecchie funzioni cruciali, quale lo scambio di ossigeno, ma anche le funzioni immuni per proteggere questa parte del corpo vulnerabile dall'infezione.

Gli avanzamenti recenti hanno scoperto che è possibile coltivare le celle epiteliali polmone-derivate in una cultura 3D, senza le celle che supportanti strutturali si sviluppano solitamente dentro all'interno dei polmoni. In questa regolazione, le celle formano la auto-formazione delle strutture citate come “organoids„.

Metodologia

Le colture cellulari in gran parte si sono sviluppate in uno strato monomolecolare che manca in vivo delle interazioni più complesse fra le celle ed i tipi delle cellule. Crescente le celle nei organoids 3D offre una comprensione più complessa e più realistica perché i organoids compiono tre aspetti importanti in vivo degli organi: più di un tipo delle cellule può svilupparsi insieme, questi tipi delle cellule possono strutturarsi approssimativamente come fanno nell'organo indigeno e possono, grazie a questo, conservare un certo funzionamento innato.

La produzione dei organoids conta sugli stessi trattamenti che hanno luogo durante la produzione dell'organo nello sviluppo normale. Questi trattamenti comprendono i beni specifici di aderenza che provocano l'auto-organizzazione delle celle e la differenziazione delle celle del progenitore che è limitata a determinate aree. Ciò può essere fatta facendo uso delle celle del progenitore del tessuto embrionale, che organizzeranno nelle strutture caratteristiche dell'organogenesi iniziale. Le celle mature dal tessuto adulto dell'organo possono anche svilupparsi nei organoids, ma in misura inferiore.

L'apparato respiratorio nasce come germogli sull'ipoblasto, che si trasformano in in gallerie di ventilazione ed in alveoli con una serie di processi di diramazione. Le varie specifiche delle cellule hanno luogo durante l'organogenesi e la formazione di organoid. I organoids umani del polmone sono stati sviluppati dalle cellule staminali pluripotent, che possono essere trapiantate nei mouse per permettere che la crescita continui nelle gallerie di ventilazione e negli alveoli dei polmoni.  Dopo sei mesi della coltura, i polmoni erano equivalenti ai polmoni umani nel secondo acetonide della gestazione. Ciò potrebbe anche essere raggiunta quando i organoids del germoglio del polmone sono rimanere nella cultura.

Ricerca ed applicazioni

Organoids fornisce un metodo senza prove al tessuto di studio e uno sviluppo realistici e animali dell'organo. I organoids del polmone possono anche essere derivati dai tessuti differenti, quali le cellule staminali e le cellule basali. In polmoni, le cellule basali compongono la parte delle celle epiteliali che allineano le vie respiratorie e sono cruciali per il mantenimento della funzione della barriera. Normalmente, è le cellule basali che cambiano il comportamento e la proliferazione in risposta a danno delle cellule per riparare il livello epiteliale. Tuttavia, quando il danneggiamento è indotto delle cellule basali stesse, le celle secretive sicure subiscono i cambiamenti che provocano loro cellule basali funzionali diventanti, quindi lavoranti come cellule staminali. I organoids del polmone possono essere usati qui per delucidare più circa i meccanismi di rigenerazione della barriera epiteliale e per schermare per le droghe che regolamentano la plasticità e lo stirpe.

Growing lung organoids in biomaterial scaffold

Le malattie egualmente sono state modellate facendo uso dei organoids del polmone. Il virus respiratorio sinciziale (RSV) pregiudica i neonati e corrente non ha efficace trattamento conceduto una licenza a. Precedentemente non c'era modello in grado di riprodurre l'infezione di RSV. Tuttavia, la ricerca successiva che ha veduto i organoids del polmone che sono infettati con RSV, ha trovato le celle epiteliali dei organoids sparsi nel lumen delle strutture di ramificazione. Questa patologia precedentemente è stata veduta quando studia l'infezione di RSV ed è nell'accordo con le cause sintomi del virus'.  Ciò dà le possibilità affinchè i organoids del polmone sia usata come modelli possibili per studiare le malattie polmonari.

Oltre alle infezioni rigorosamente virali, il potenziale di utilizzare i organoids del polmone nelle circostanze genetiche egualmente è stato studiato. La sindrome di Hermansky-Pudlak (HPS), in certi moduli, è associata con fibrosi polmonare. Facendo uso di CRISPR, la fibrosi polmonare associata HSP parzialmente è stata indotta nei organoids del polmone. L'effetto risultante era strutture di ramificazione meno marcate e una capitalizzazione delle celle mesenchymal. Questa ricerca egualmente ha trovato la prova per supportare la teoria che determinati moduli di fibrosi polmonare sono causati dalla lesione al tessuto epiteliale.

Di conseguenza, sembra possibile che i organoids del polmone siano così dal punto di vista funzionale simili agli organi del polmone che possono essere usati per modellare certi moduli di fibrosi polmonare. Parecchie sfide ancora affrontano i organoids del polmone ed il loro uso nella ricerca. Come citato, un polmone organoid abbinando la fase inerente allo sviluppo del secondo acetonide si è sviluppato in sei mesi. Ciò indica che la maturazione organoid abbina il passo dello sviluppo normale. Di conseguenza, raggiungere la fase completa di maturazione rimane una sfida. Un'altra limitazione corrente è che il processo di diramazione che ha luogo sembra essere casuale. Mentre questo in conformità di una teoria che specifica il processo di diramazione avrà luogo in un modo di compilazione, questa teoria non è provata e l'irregolarità può presentare le difficoltà potenziali.

In terzo luogo, il meccanismo esatto del modello e la natura generale delle celle mesenchymal organoid è sconosciuti. Tuttavia, i organoids del polmone ancora tengono molto potenziale come modelli per il funzionamento del polmone, la malattia e gli scopi della selezione della droga.

Sorgenti

  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28292845
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28436965
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26721435

Further Reading

Last Updated: Sep 10, 2018

Sara Ryding

Written by

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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