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Media sintetici di sviluppo per i organoids crescenti

insights from industryDr. Colin SanctuaryCEO, QGel

Un'intervista con il Dott. Colin Sanctuary, il CEO, QGel, ha condotto da ora ad aprile Cashin-Garbutt, il mA (Cantab)

Che cosa sono organoids ed il che impatto potrebbero avere su scienza biomedica e su medicina personale?

Organoids è bit del tessuto sviluppati in vitro, in una regolazione quasi-fisiologica 3D. La particolarità consiste nel fatto che i organoids conservano le funzionalità del paziente che sono derivati da, anche quando coltivato fuori del corpo umano.  Ciò è molto differente da che coltura cellulare tradizionale e convenzionale ha potuta fare in questi ultimi 50 anni o così.

La capacità di coltivare le copie pazienti di determinati organi, se sano o malato, offre un'occasione dei rivelatori della droga e della scienza biomedica in generale avere un sistema più pertinente e un modello più premonitore per scoprire che le droghe funzionano meglio per quale indicazione ed a quali dosaggio.

In che modi questo approccio differisce da coltura cellulare tradizionale?

Ci sono due differenze principali. Il primo è che stiamo catturando le celle paziente-derivate, che è molto importante, perché quando prelevate un campione da un paziente, non avete appena un tipo unicellulare; avete un'intera agglomerazione delle celle differenti in quel campione di tessuto che devono essere isolate, dissociate e svilupparsi in un sistema in vitro. Ciò è complessa fare.

Con i sistemi tradizionali le linee cellulari sono immortalate; quali mezzi originalmente sono derivati dagli esseri umani, ma sono stati isolati, attraversato stati e semplificati al punto che state ottenendo soltanto ad una maschera rappresentativa limitata di determinata funzionalità di certo tipo delle cellule. Quindi, non rappresenta l'eterogeneità o la complessità di che cosa realmente accade nel paziente.

Avere un sistema oversimplistic con le celle convenzionali è a volte vantaggioso e non possiamo ammortizzarlo o dirlo non è utile, ma possiamo dire che presenta le sue limitazioni.

Finora, che cosa ha limitato il progresso dei organoids nella scoperta e nei sistemi diagnostici della droga?

Il progresso principalmente è limitato provando a trovare i giusti stati che di media o dell'ambiente dobbiamo fornire per le celle pazienti al disaccordo, che ci formiamo, che ci sviluppiamo e che ci sviluppiamo nei organoids. È circa come identificare quelle componenti che ricreano il microenvironment fisiologico.

Abbiamo una serie di esperti nella biologia che hanno identificato questi sistemi di media, formulazioni liquide che una volta combinato con le derivare-celle enablespatient di una matrice per differenziarsi e trasformarsi in un organoid. Quello è l'aspetto biologico, che, oggi, è la ricerca fondamentale e solitamente non richiede gli studi su grande scala. Per tali studi, state parlando di piccolo laboratorio che può curare o esaminare forse i cinque o dieci pazienti ed acquistare i risultati biologici significativi

Droghi la scoperta ed i sistemi diagnostici presente industriale di entrambe le applicazioni un insieme differente delle sfide perché la qualità del risultato biologico richiederà il materiale di alta qualità nelle quantità di permettere alla capacità di lavorazione sufficiente. Così cioè la limitazione si riferisce all'incapacità di sottoporre a operazioni di disgaggio le applicazioni organoid per potere ad adeguatamente droga la scoperta o i sistemi diagnostici personali.

Così che cosa sono questi materiali critici? Ciò è dove due nuovi fattori entrano in gioco quando parliamo del rendere a queste applicazioni una realtà. Quello primo è matrice cellulare. La cattura delle celle da un paziente e metterle nella cultura al lato del letto o alla funzione di scoperta della droga sono una sfida. È uno dei problemi che sorge quando avete un limitato, piuttosto che un'offerta “illimitata„ delle linee cellulari immortalate.

L'identificazione e risolvere dei problemi delle pile di sourcing sono un aspetto. L'altro aspetto molto importante è che le pubblicazioni organoid che sono state pubblicate nelle pubblicazioni ad alto impatto tutte sono basate sulle matrici animale-derivate 3D, o di gel ricchi laminin della membrana basale.

Il problema molto bene-noto con questi tipi di gel animali, è che non sono cioè evolutivo dovuto il suo batch ammucchiare la variabilità. Funzionano per la ricerca biologica fondamentale, ma finora, nessun sistema del gel fornisce la capacità di andare dalla o dozzine di prove a migliaia o persino alle centinaia di migliaia di prove, senza compromettere sui risultati scientifici.

C'è stato progresso tremendo con i organoids al livello di fundamentalbiology, che è stato pubblicato in una vasta gamma di alte pubblicazioni di impatto. Recentemente, eravamo al AACR in Washington DC e testimoniato che i organoids sono parlati circa dappertutto fra i academics. Tuttavia, se camminate attraverso alla porta affianco dell'edilizia in cui le presentazioni industriali sono tenute, molto poco ha parlato dei organoids, ma piuttosto delle metodologie più convenzionali. Da cui abbiamo veduto, questo è perché non hanno trovato una matrice cellulare e possono nemmeno studiare la possibilità di sottoporre a operazioni di disgaggio sulle applicazioni a causa di queste matrici animale-derivate non evolutive.

Quanto importante è l'ambiente 3D quando crescente le celle?

Secondo il tipo delle cellule, le celle crescenti possono essere molto facili o estremamente complesse. Per determinate applicazioni, coltivare le linee cellulari in una 2D lastra grossa è in gran parte insufficiente. Dopo avere parlato con i rivelatori ed i academics della droga, possiamo vedere che la 2D coltura cellulare è ampiamente usata e crediamo che sia qui restare per un po 'di tempo. Ora, quello è per le celle semplici; quelle celle che sono facili da svilupparsi, hanno conosciuto le funzionalità e gli stati conosciuti della crescita di media delle cellule ecc.

Poi, ci sono celle più complesse, le celle paziente-derivate, che possono essere estremamente difficili da svilupparsi. Qui, il 2D non funziona appena. le 2D tecnologie sono in gran parte insufficienti per riprodurre la fisiologia complessa del corpo umano e un altro sistema è necessario. Che cosa è stato indicato a lavoro è a sistemi basati a matrice 3D - catturando i tipi complessi delle cellule che si sviluppano in un ambiente 3D che conserva ed esprime determinati comportamenti.

In alcuni casi, 3D non è necessario, ma nei casi molto complessi o quando il sistema deve predire i risultati clinici, 3D è un requisito.

Potete descrivere prego come QGel ha sviluppato una matrice quasi-fisiologica 3D?

Il nostro approccio è stato molto differente da che cosa è fatto solitamente. Penso la maggior parte del inizio della gente con biologia e che dico che “catturiamo un sistema delle cellule che non può essere coltivato e provare con successo le tecnologie differenti per farla svilupparsi.„ Poi, dalle 20 tecnologie che questa gente ha provato, quella sembra lavorare il più bene risulta essere incompatibile con le applicazioni nella scoperta e nei sistemi diagnostici della droga

Abbiamo adottato un altro approccio dove diciamo “giusto, dimentichiamo il tipo delle cellule. Diamo un'occhiata a che cosa sta circondando la cella. Poiché l'ambiente intorno alla cella svolge così ruolo tremendo. Quello è da dove cominciamo.„

Ciò è un campo non realmente molto bene pubblicato, almeno nel mondo dei biomateriali - così biologia, ma piuttosto biomateriali ispirati di natura, che consistono delle molecole differenti e delle forze biofisiche differenti quale la rigidezza del gel che circonda la cella.

Un esempio I concettuale può dare che ognuno può riferirsi a è tessuto dell'occhio. La matrice che circonda le celle dell'occhio è molto molle, mentre con l'osso, la matrice circostante è molto rigida. La cartilagine sarebbe da qualche parte fra l'osso ed il tessuto dell'occhio.

Questi sono il tipo di fattori ambientali cui stavamo guardando alla natura per, come inspirazione. In primo luogo definiremmo una matrice molle o dura, in base a che tipo di organo stiamo esaminando. Poi ancora, gli ingegneri biomeccanici hanno eseguito le analisi serie della differenza nella rigidezza fra gli ambienti degli organi differenti.

La rigidezza è soltanto un aspetto e poi c'è l'aspetto biologico. Ci sono alcuni fattori di crescita che sono richiesti affinchè il rene si sviluppino, per esempio, mentre quei stessi fattori di crescita non farebbero il tessuto cerebrale svilupparsi. Il cocktail dei fattori di crescita richiesti per un organo non è lo stesso di quello per un altro organo. Ciò egualmente è pubblicata molto bene. Definiamo che tipo specifico delle cellule è necessario e poi comprendiamo i fattori pertinenti in un gel con certa rigidezza.

Per concludere, c'è l'aspetto biochimico. Stiamo ricostruendo costantemente. La presa disossa per esempio: ci sono celle che mangiano sull'osso e sulle celle che creano l'osso, con lo scheletro umano di tutto che è sostituito ogni 12 mesi. Un punto chiave in questa sostituzione è di degradare la matrice, che è un trattamento biochimico. Esaminiamo questo e molti altri trattamenti da ispirare e definiamo come comprendere la biochimica nei nostri gel. È una tecnologia molto complessa che ha catturato quasi 20 anni di sviluppo di R & S per ottenere a dove siamo oggi.

Abbiamo combinato tutti questi fattori in una tecnologia altamente complessa: rigidezza, fattori di crescita biologici e fattori di degradazione biochimici ed incorporato loro in un prodotto che funziona appena. Ogni formulazione che criamo è unica e specifica ad ogni tipo delle cellule che è ricercato.

Oggi, inviate un gel del cervello ad un cliente che li usa le cellule cerebrali e, a condizione che seguano i giusti termini di media ecc, è garantito riproducibile per coltivare le cellule cerebrali. Potremmo fornire un altro tipo di gel per il tessuto del cuore, per esempio e potrebbero coltivare le celle del cuore in un modo diretto.

Come può la tecnologia adattarsi ai tipi differenti delle cellule?

Abbiamo costruito una libreria sopra dei tipi di cento gel ed una volta combinati con i vari termini di media, QGel possiamo approssimarci alle matrici differenti all'interno dell'organismo. Lo abbiamo miniaturizzato; lavoriamo con i robot che trattano i volumi molto piccoli ed abbiamo una soluzione evolutiva.

Poichè abbiamo fatto quello, un cliente o un istituto di ricerca potrebbe dire a noi “abbiamo un tipo delle cellule che non possiamo ottenere di svilupparci e vorremmo trovare una matrice quasi-fisiologica 3D che permette che si sviluppi.„ Possiamo catturare quei tipi delle cellule, o potrebbero farlo alla loro funzione e che eseguiamo uno schermo iniziale di parecchio dozzina gel ma che possiamo andare su ad cento gel differenti se necessario. Poi, otteniamo una lettura che ci dice quale tipo il meglio del gel promuove la crescita di quelle celle specifiche.

Ciò è come abbiamo sviluppato e regolato i nostri gel organoid ed ora anche stiamo andando più avanti con i progetti che mirano ad entrare l'uso dei organoids nella clinica e nelle condutture dello sviluppo della droga.

Sarà possibile fabbricare la matrice 3D su vasta scala per la selezione della droga ed altre applicazioni?

, con la matrice di QGel 3D. La società è stata fondata sull'idea che l'un giorno la biologia funzionerebbe, ma per i quattro o cinque anni scorsi siamo stati messi a fuoco sul upscalability di questa tecnologia.

Nel 2008-2009, il gel era stato soltanto fabbricato ad un livello di microgrammo e costerebbe parecchie migliaia di dollari per applicazione, che non sarebbe stata appena fattibile per lo scienziato generale. Tuttavia, ora possiamo fabbricare al livello di chilogrammo ed i costi sono stati diminuiti significativamente in modo che fossimo comparabili nel prezzo alle matrici standard del gel che sono derivate dagli animali.

Ciò è un grande passo avanti. La fabbricazione è soltanto un lato della storia per upscaling. L'altro lato, che è estremamente importante, è collegato con il flusso di lavoro e l'impiego possibile. Se aveste un prodotto consistere di 20 componenti differenti che hanno dovuto essere montate dal cliente ai tempi della selezione della droga o sistemi diagnostici, quindi potreste dimenticarlo. Dovete potere consegnare un prodotto che può essere spedito alla temperatura ambiente ed avete una durata di prodotto in magazzino che il mezzo non deve essere usato entro un giorno di ricezione.

Queste sono domande pratiche e non scientifiche, ma questi fattori lo faranno o lo romperanno quando si tratta del usando il prodotto. Abbiamo lavorato per tre anni che adattano il nostro gel e che lavorano ai parametri di qualità di distribuzione del nostro prodotto ed abbiamo lavorato molto attentamente con una serie di laboratori farmaceutici forniti di strumentazione di automazione di alto-capacità di lavorazione, per assicurarci che i prodotti che consegniamo fossero compatibili.

Posso dire con fiducia, come questo è stato il feedback diretto dai nostri clienti, che la nostra soluzione è la cosa migliore nella classe per questo tipo di scoperta della droga e di soluzioni upscaled 3D con i gel.

Che impatto sperate la tecnologia di QGel avete sulla scoperta della droga?

Con i modelli più premonitori, gli studi preclinici basati cella hanno migliori probabilità riuscire. Hopet che gli scienziati potranno mettere a fuoco più risorse sulla promessa droghiamo ed interrompiamo le campagne infruttuose della droga più presto.  Ci sono due rami a questo. Quello primo è scoperta della droga e l'altra è medicina personale.

Se avete un modello più premonitore con un sistema biologico che rappresenta un paziente o un gruppo di pazienti, potrete predire ed aumentare meglio l'indice di successo di un composto poichè abbassa la conduttura dello sviluppo della droga.

Corrente, se 20 composti lo trasformano gli studi clinici, solo uno lo farà ad approvazione. Il costo di errore, è tremendo e questo è ben documentato. Se poterci diminuire quella tariffa e trasformarlo noi in moda da cinque di 20 che vanno lo sbraccio della conduttura il servizio, quindi l'industria farmaceutica avrà cinque nuovi prodotti sul servizio. Quello ha potuto potenzialmente recuperare il loro costo dello sviluppo quintuplo. Ciò è come possiamo stimare dove QGel potrebbe andare con questa applicazione di scoperta della droga.

In termini di applicazioni nella medicina personale, essere più premonitore quando si tratta dei pazienti significa il miglioramento della cura e finalmente i salvandi vite. Se un paziente è malato con cancro, per esempio e possiamo catturare una biopsia di quel cancro e coltivarla nei organoids o tumoroids in un modo evolutivo, quindi un comitato delle droghe approvate può essere provato sul cancro stesso del paziente, senza che è necessario da esaminare direttamente il paziente. Il clinico potrebbe poi ottenere una lettura di cui droga, combinazione della droga, andat che dosaggio, che il paziente dovrebbe ricevere.

Che cosa pensate le tenute future per i organoids crescenti e la medicina personale?

Al livello scientifico e fondamentale, penso che la crescita dei organoids sia un campo sviluppante. Quando esaminate le citazioni ed ogni quanto tempo un organoid è usato, vedete che c'è stato una rinascita dal 2009. Penso che siamo ancora negli inizi della tecnologia organoid quando si tratta delle applicazioni paziente-pertinenti, con i modelli organoid che sono usati dalle ditte farmaceutiche.

Predico quello, una volta che i primi studi clinici sono svolti ed i primi risultati riescono, ci sarà una variazione in come la gente è curata. Cambierà drasticamente.

La congettura che i clinici sono costretti a fare quando scegliere la giusta terapia per il paziente non si eliminerà, ma molto sarà diminuita. Da un punto di vista dell'economia di salubrità, questo uguaglierà al risparmio tremendo sui costi di sanità per i paesi o le società di assicurazioni, secondo il sistema.

Per esempio, NHS ha messo le iniziative in avanti per diminuire il costo della sanità immensamente, con gli approcci della precisione-medicina o personale. Tuttavia, all'infuori di genomica, gli approcci della medicina di precisione non sono lato del letto ancora. Non considerano il giorno che il paziente sia malato. Potete usare l'analisi genomica per predire la probabilità che qualcuno otterrà a cancro, ma che non aiuta molto. Quando una persona ottiene il cancro è quando il cronometro si avvia sopra se stanno andando sopravvivere a o non, che è quando abbiamo bisogno degli strumenti di predire meglio le strategie del trattamento per quel paziente.

Penso che il futuro sia estremamente luminoso, ma ci sono ancora alcune sfide critiche da sormontare, prima che possiamo parlare dei organoids come soluzione per la scoperta della droga e la medicina personale.

Che cosa è la visione di QGel?

La visione di QGel è di essere un attore chiave nel permettere alla tecnologia di permettere i modelli più premonitori che potrebbero avere applicazione immediata oggi nella scoperta della droga, ma va di pari passo con medicina personale.

Prevedo QGel di essere un fornitore critico, non solo in materiali, ma anche nel knowhow su come consentire l'accesso alla tecnologia organoid dove importa, che è nell'industria farmaceutica in cui le società stanno provando a sviluppare le droghe che possono salvare vite dei pazienti'.

D'altra parte, trasferiremmo questi competenza e knowhow in un modo semplice che può essere sottoposto a operazioni di disgaggio ed adottato in una regolazione dell'ospedale o in una regolazione del centro di chimica, in cui i organoids potrebbero anche essere usati per salvare vite dei pazienti'. Ciò è la nostra visione ed è realmente abbastanza emozionante ora, fornito risultati che stiamo ottenendo.

Che sfide principali ancora si trovano avanti?

I gruppi messi a fuoco su medicina personale oggi sono ricercatori fondamentali che hanno accesso alle celle pazienti che sono vicine all'ospedale, molto su una piccola scala. Penso se contate il numero degli esperti organoid, voi potrei probabilmente riempire una piccola stanza.

Tuttavia, dal punto di vista clinico, anche quando esaminate appena il mondo sviluppato, i clinici affrontano la sfida di indirizzo del che cosa è un'epidemia del cancro. Se esaminate Europa e gli Stati Uniti, ci sono milioni di nuovi casi del cancro ogni anno.

La prova di girare una tecnologia organoid che funziona per una manciata di gente in qualcosa che i clinici catturino seriamente ed usa ogni giorno sta andando essere una sfida significativa. Ritornando a visione di QGel, ad alcuni clinici del punto deve comprare in questa tecnologia e, i clinici sono generalmente così occupati curando i pazienti che vedono e che sono stato fissati emozionalmente a, che sta andando essere una sfida importante per portare che cosa sta accadendo dal lato fondamentale più ai credenti ed ai primi motori dal lato clinico.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

QGel

Circa Dott. Colin Sanctuary

Direttore generale, membro del consiglio di amministrazione & fondatore

Colin è un ingegnere e lui biomedici posizioni tenute a Straumann e Medtronic prima di fondare QGel nel 2009.

April Cashin-Garbutt

Written by

April Cashin-Garbutt

April graduated with a first-class honours degree in Natural Sciences from Pembroke College, University of Cambridge. During her time as Editor-in-Chief, News-Medical (2012-2017), she kickstarted the content production process and helped to grow the website readership to over 60 million visitors per year. Through interviewing global thought leaders in medicine and life sciences, including Nobel laureates, April developed a passion for neuroscience and now works at the Sainsbury Wellcome Centre for Neural Circuits and Behaviour, located within UCL.

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