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Les organoids humains de côlon comblent la lacune en modélisant effectivement les maladies courantes de GI

Les scientifiques avaient l'habitude les cellules souche pluripotent humaines pour produire des côlons embryonnaires humains dans un laboratoire qui fonctionnent tout comme les tissus humains naturels si transplantés dans des souris, selon recherche le 22 juin publié en cellule souche de cellules.

On pense que l'étude est la première fois que les organoids humains de côlon ont été avec succès tissu conçus de cette manière, selon des chercheurs au centre médical d'hôpital pour enfants de Cincinnati qui a abouti le projet.

La technologie permet aux maladies du côlon d'être étudiées dans le petit groupe sans précédent dans un système de modélisation humain. Elle vient également avec le potentiel à un jour produisent des tissus humains (GI) de tractus gastro-intestinal pour la greffe dans des patients, selon James Wells, PhD, chercheur supérieur d'étude et directeur du centre de cellule souche de Pluripotent des enfants de Cincinnati.

Les « maladies affectant cette région de la région de GI sont tout à fait répandues et comprennent des mal comme des colitis, cancer du côlon, syndromes de syndrome du côlon irritable, de maladie de Hirschsprung et de polyposis, » Wells a dit. « Nous avons été limités dans la façon dont nous pouvons étudier ces maladies, y compris le fait que les modèles animaux comme des souris ne recréent pas avec précision des procédés humains de la maladie dans le tractus gastro-intestinal. Ce système nous permet de modéliser très effectivement les maladies humaines et le développement humain. »

Établir la région de GI

Dans une série d'études publiées depuis 2009, les chercheurs en laboratoire de Wells avaient l'habitude les cellules souche pluripotent humaines (hPSCs) pour élever des intestins grêles d'embryonnaire-étape avec un système nerveux de fonctionnement, et l'antre et les régions du fond de l'estomac humain.

Il a été plus difficile se produire les chercheurs - comprenant Jorge Munera, PhD, premier auteur et boursier post-doctoral dans le laboratoire de Wells - note en leur papier actuel le côlon que d'autres parties de la région de GI.

Une partie du défi à recenser la programmation génétique et moléculaire correcte pour cajoler des hPSCs dedans aux organoids du côlon a été un manque de caractéristiques au sujet du développement embryonnaire de l'organe, selon les auteurs. Ils ont adressé ceci en conduisant une suite d'écrans moléculaires et génétiques des tissus se développants de hindgut dans des modèles animaux. Le hindgut est la partie de l'intestin se développant qui provoque le gros intestin entier - qui comprend le caecum, le côlon et le rectum.

Ils ont également extrait les bases de données publiques (GNCPro, tigre, atlas humain de protéine) pour recenser des marqueurs moléculaires du hindgut dans le côlon adulte.

Grenouilles et souris au premier rang

Pour développer un modèle pour produire du côlon humain, les scientifiques ont recensé la première fois SATB2 (protéine séquence-grippante riche en À spéciale 2) en tant que marqueur moléculaire définitif pour le hindgut dans grenouilles, souris et chez l'homme.

SATB2 est une protéine ADN-grippante qui facilite l'organisme structurel des chromosomes au noyau des cellules.

La séquence protéique de SATB2 est remarquablement assimilée entre les grenouilles, les souris et les êtres humains. Ceci a abouti les auteurs à l'hypothèse que des signes moléculaires réglant SATB2 dans les grenouilles et les souris pourraient être employé pour effectuer les organoids humains de côlon qui expriment la protéine.

Les auteurs ont également remarqué que la signalisation du véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie de facteur de croissance (protéine morphogénétique osseuse) était très active dans la région de SATB2-expressing du tube d'intestin. Les chercheurs appris pendant leur analyse de cellule souche de grenouille, de souris et d'être humain ont dérivé l'intestin que la signalisation en véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie est nécessaire pour déterminer SATB2 dans le hindgut se développant. Avec SABT2 comme borne, la signalisation de véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie d'exposition de chercheurs est exigée pour le développement des tissus spécifiques à la région postérieure d'intestin des grenouilles et des souris où le côlon se développe.

Quand la protéine de véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie a été ajoutée pendant trois jours dans les cultures de tube d'intestin cellule-dérivées par cheminée pluripotent humaine, il induit un indicatif postérieur de HOX. HOX comprend un ensemble critique de gènes qui aident à régler le plan de développement de l'embryon de la tête aux pieds. Les chercheurs enregistrent au contrôle postérieur d'aides de HOX la formation des organoids humains de côlon de SATB2-expressing.

Potentiel de translation de contrôle

Pour voir comment les tissus humains de GI exécutent à un organisme vivant - et pour vérifier leur future possibilité thérapeutique - les collaborateurs compris par équipe de recherche de la Division de la chirurgie, aboutie par Michael Helmrath, DM, un chirurgien pédiatrique et directeur du programme de recherche chirurgical.

Les organoids du côlon tissu-conçus étaient transplantés dans les capsules de rein des souris d'immunodéprimé pendant six à 10 semaines. Pendant l'observation et l'analyse de now des organoids in vivo, les auteurs d'étude ont recherché des signes de cellules postérieures d'enteroendocrine de région, qui effectuent des hormones trouvées dans le côlon humain naturellement développé.

Les chercheurs enregistrent que la greffe suivante, les organoids du côlon humains a assumé la forme, les différentes structures et les propriétés moléculaires et de cellules du côlon humain.

Munera, le premier auteur d'étude, a indiqué un certain nombre de voies neuves que les organoids humains de côlon pourraient être la maladie utilisée d'étude.

« En exposant les organoids du côlon humains aux déclencheurs inflammatoires, nous pouvons maintenant apprendre comment la garniture de cellules du côlon et les cellules de support coopèrent au-dessous à répondre à l'inflammation, » Munera avons dit. « Ceci a pu être très approprié pour des patients présentant la maladie de Crohn ou les colites ulcéreuses. Et parce que le microbiome, les organismes qui vivent dans nos intestins, sont le plus concentré dans le côlon, les organoids potentiellement pourraient être employés pour modéliser le microbiome humain dans la santé et la maladie. »

Comme d'autres parties de la région de GI développée par les chercheurs, les organoids humains de côlon produisent également une plate-forme neuve potentielle pour vérifier les médicaments neufs avant le début des tests cliniques. La plupart des médicaments oraux sont absorbés par le fuselage par l'intestin.