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Pulmón Organoids: Metodología, investigación y usos

Los pulmones se comprenden de un sistema que se ramifica complejo, forrado con las células sumamente especializadas. Estas células facilitan varias funciones cruciales, tales como cantina del oxígeno, pero también funciones inmunes para proteger a esta parte vulnerable de la carrocería contra la infección.

Los avances recientes han descubierto que es posible crecer las células epiteliales pulmón-derivadas en una cultura 3D, sin las células que soportaban estructurales que crecen generalmente hacia adentro dentro de los pulmones. En esta fijación, las células forman la uno mismo-formación de las estructuras designadas “organoids”.

Metodología

Los cultivos celulares se han crecido en gran parte en una capa monomolecular que falta in vivo acciones recíprocas más complejas entre las células y los tipos de la célula. El crecimiento de las células en los organoids 3D ofrece un discernimiento más complejo y más realista porque los organoids satisfacen tres aspectos importantes in vivo de órganos: más de un tipo de la célula se puede crecer junto, estos tipos de la célula pueden estructurarse aproximadamente como hacen en el órgano nativo y pueden, los gracias a esto, conservar un cierto funcionamiento natural.

La producción de organoids confía en los mismos procesos que ocurren durante la producción del órgano en el revelado normal. Estos procesos incluyen las propiedades específicas de la adherencia que dan lugar a la uno mismo-organización de células, y la diferenciación de las células del progenitor que se limita a ciertas áreas. Esto se puede hacer usando las células del progenitor del tejido embrionario, que ordenarán en las estructuras características de organogénesis temprana. Las células maduras del tejido adulto del órgano se pueden también crecer en organoids, pero en un grado inferior.

El sistema respiratorio origina como brotes en el endodermo, que se convierten en aerovías y alvéolos con una serie de procesos que se ramifican. Los diversos pliegos de condiciones de la célula ocurren durante organogénesis y la formación de un organoide. Los organoids humanos del pulmón se han desarrollado de las células madres pluripotent, que pueden ser trasplantadas en ratones para permitir que el incremento continúe en las aerovías y los alvéolos de los pulmones.  Después de seis meses de cultivar, los pulmones eran equivalentes a los pulmones humanos en el segundo trimestre de la gestación. Esto podría también ser lograda cuando seguía habiendo los organoids del brote del pulmón en cultura.

Investigación y usos

Organoids ofrece un método prueba-libre realista, del animal para estudiar el tejido y el revelado del órgano. Los organoids del pulmón se pueden también derivar de diversos tejidos, tales como células madres y células básicas. En pulmones, las células básicas componen la parte de las células epiteliales que forran la aerovía y son cruciales para mantener la función de la barrera. Normalmente, es las células básicas que cambian comportamiento y la proliferación en respuesta a daño de célula para restablecer la capa epitelial. Sin embargo, cuando el daño se induce a las células básicas ellos mismos, ciertas células secretores experimentan los cambios que dan lugar a ellos las células básicas funcionales que se convierten, de tal modo trabajando como células madres. Los organoids del pulmón se pueden utilizar aquí para aclarar más sobre los mecanismos de la regeneración de la barrera epitelial y para revisarlo para las drogas que regulan plasticidad y linaje.

Growing lung organoids in biomaterial scaffold

Las enfermedades también se han modelado usando organoids del pulmón. El virus sincitial respiratorio (RSV) afecta a recién nacidos, y no tiene actualmente ningún tratamiento efectivo autorizado. Previamente no había modelo que podría reproducir la infección de RSV. Sin embargo, la investigación subsiguiente que consideró los organoids del pulmón que eran infectados con RSV, encontró las células epiteliales de los organoids vertidos en el lumen de las estructuras que se ramificaban. Esta patología se ha considerado al estudiar la infección de RSV y está previamente en concurrencia con las causas síntomas del virus los'.  Esto abre las oportunidades para que los organoids del pulmón sean utilizados como modelos viables para estudiar enfermedades pulmonares.

Además de infecciones estrictamente virales, el potencial de utilizar organoids del pulmón en condiciones genéticas también se ha investigado. El síndrome de Hermansky-Pudlak (HPS), en algunas formas, se asocia a fibrosis pulmonar. Usando CRISPR, la fibrosis pulmonar asociada HSP fue inducida parcialmente en organoids del pulmón. El efecto resultante era estructuras que se ramificaban menos afiladas y una acumulación de células mesenquimales. Esta investigación también encontró pruebas para soportar la teoría que ciertas formas de la fibrosis pulmonar son causadas por daño al tejido epitelial.

Por lo tanto, parece posible que los organoids del pulmón son tan funcionalmente similares a los órganos del pulmón que pueden ser utilizados para modelar algunas formas de la fibrosis pulmonar. Varios retos todavía hacen frente a organoids del pulmón y a su uso en la investigación. Según lo mencionado, un pulmón organoide igualando el escenario de desarrollo del segundo trimestre fue crecido en seis meses. Esto indica que la maduración organoide iguala el paso del revelado normal. Por lo tanto, alcanzar el escenario completo de la maduración sigue siendo un reto. Otra limitación actual es que el proceso que se ramifica que ocurre aparece ser al azar. Mientras que esto con arreglo a una teoría que declara el proceso que se ramifica ocurrirá de una manera de compilación, esta teoría no se prueba y la aleatoriedad puede presentar dificultades potenciales.

En tercer lugar, el mecanismo exacto de modelar y la naturaleza general de las células mesenquimales organoides es desconocidos. Sin embargo, los organoids del pulmón todavía llevan a cabo mucho potencial como modelos para el funcionamiento del pulmón, la enfermedad, y los propósitos de la investigación de la droga.

Fuentes

  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

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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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