I ricercatori mirano a creare i organoids più autentici per la prova della droga, trapianto

Gli embrioni umani cominciano come massa minuscola delle celle che sono tutti gli stesse. Il primo punto nella crescita da una palla omogenea delle celle in una persona complessa con gli organi ed i tessuti distinti è affinchè le celle si divida nelle popolazioni distinte. Gli scienziati agli istituti di Gladstone hanno modellato questo primo punto nello sviluppo umano in un laboratorio con lo scopo di migliore comprensione come gli organi si formano. Con questa conoscenza, sperano di creare i organoids più autentici che possono essere usati per la prova, la malattia che modellano e potenzialmente anche il trapianto della droga.

Il nuovo studio, pubblicato nel eLife, è il risultato di una collaborazione fra i ricercatori senior Todd McDevitt, PhD di Gladstone e Bruce Conklin, MD. I ricercatori hanno modificato i gruppi di cellule staminali pluripotent umane--quale hanno la capacità di trasformarsi tutta la cella digiti dentro l'organismo--per fare tacere i geni importanti per i meccanici cellulari. Le alterazioni hanno spinto le celle a muoversi intorno e auto-organizzare fino a dividerle essi in due gruppi: quelli che erano stati manipolati e quelli che non hanno avuti. Questa divisione fisica infine ha influenzato che tipo di celle avrebbero stato bene.

“Quando cambiate soltanto una parte delle celle, organizzano in un modo molto specifico che è rievocativo dei modi diversi che le celle organizzano nell'embrione in anticipo per creare il tessuto complesso,„ ha detto Ashley Libby, il primo autore sullo studio e su un dottorando a Gladstone ha sorvegliato sia da McDevitt che da Conklin. “In questo studio, abbiamo messo a fuoco sui cambiamenti meccanici--cose che influenzano come le celle interagiscono tra loro.„

I ricercatori hanno usato una variazione del genoma di CRISPR che modifica temporaneamente per fare tacere, o spengono, uno di due geni differenti nelle celle. Il primo gene, chiamato CDH1, agisce come velcro per aiutare le celle ad attaccare insieme, con l'associazione simile da gradire. Le celle con il gene fatto tacere CDH1 agglutinato insieme in piccole isole, circondate dai cluster delle celle invariate. Questo tipo di segregazione si presenta molte volte durante lo sviluppo, includente durante la fase più iniziale quando le celle cominciano organizzare nei livelli differenti che finalmente si trasformano in in sistemi dell'organo.

In un altro gruppo di celle, i ricercatori hanno fatto tacere il gene ROCK1, che cambia quanto flessibile la cella è. Cambiando la flessibilità delle influenze delle cellule come può tirare fisicamente i sui vicini, con le celle più rigide che esercitano più forza. Le celle vicine hanno spesso la flessibilità ed influenza varianti su uno un altro durante lo sviluppo del tessuto. Nel ricreare questo effetto in laboratorio, le celle con un gene intatto ROCK1 erano più rigide e tirate nel centro, mentre le celle più molli che mancavano del gene sono state spinte nell'esterno, creante un anello. Parecchi reticoli dell'anello emergono attraverso il corso dello sviluppo, includente durante la formazione dell'arto.

Interessante, fare tacere i geni ha cambiato non solo il comportamento immediato delle celle modificate, ma anche la loro identità futura mentre hanno cominciato a maturare. Che cosa è più, questi cambiamenti hanno influenzato le celle vicine inedite pure, predisponendole per trasformarsi in in un tipo differente delle cellule.

“Se le celle rimangono omogenee, non potete convincere i tessuti per formarti,„ ha detto McDevitt, che è egualmente un professore nel dipartimento della bioingegneria e delle scienze terapeutiche a Uc San Francisco. “Un evento che rompe la simmetria deve accadere per creare la diversa schiera della cella digita necessario per formare i tessuti e gli organi di funzionamento. Avevamo osservato questo prima, ma non abbiamo saputo gestirlo in uno studio sperimentale finora.„

La conoscenza nuova circa come l'organizzazione fisica delle celle influenza la loro identità fornisce ai ricercatori un metodo più robusto per creare i organoids--organi miniatura e semplicistici che sono sviluppati dalle cellule staminali.

“La maggior parte di scienziato e dei ingegneri usano gli approcci dall'alto in basso per imporre i vincoli al sistema e poi vedere come le celle rispondono,„ McDevitt ha detto. “Invece, stiamo perturbando qualcosa che sia dentro di una cella, che è più vera a come un organo si sviluppa.„

Piuttosto che spingendo le celle nell'una direzione o in un altro facendo uso delle muffe o dell'armatura, il gruppo di ricerca ha trovato un modo imitare lo sviluppo normale attraverso i cambiamenti nell'espressione genica che influenzano la segnalazione e l'organizzazione delle cellule. Ciò ha potuto permettere che loro finalmente crino i migliori organoids per studiare la formazione dell'embrione e lo sviluppo di difetti congeniti come pure la formazione di tessuti umani più complessi.

Sorgente: https://gladstone.org/about-us/news/scientists-mimic-earliest-stages-human-development