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Micro-environnements Organoid estampés par 3D manipulants

insights from industryProf. Aline Miller Chief Executive Office, Director and FounderManchester BIOGEL

Une entrevue avec prof. Aline Miller, BSC (chéris) PhD FRSC FInstP, bureau de Chief Executive, directeur et fondateur, BIOGEL de Manchester

Veuillez donner une synthèse des organoids. Pourquoi sont-ils un modèle important de recherches ?

Organoids sont les boîtiers (3D) à trois dimensions des cellules souche que venu ensemble et émulez le micro-environnement dans différents organes, si ce soit foie, rein, coeur, intestin ou d'autres organes spécifiques. Essentiellement, ils peuvent être vus en tant qu'organes miniatures et simplifiés. Ils s'échelonnent type dans la taille de quelques micromètres à cinq mm et il y a potentiellement autant de différents organoids car il y a différents tissus et organes dans le fuselage. De tels un éventail varié d'organoids peuvent former en réglant la différenciation de la cellule souche spécifique utilisée, qui peut être influencée par les cellules recevant les signes instructifs 3D de la matrice extracellulaire (ECM), le support et une fois que la structure 3D se réunit, par les cellules présentes dans les organoids eux-mêmes.

Crédit d'image : Dimarion | Shutterstock

Il y a une attention considérable et des organoids environnants d'excitation car ils ont le potentiel de révolutionner les maladies de voie sont étudiés et à l'heure actuelle traités. Les tissus dérivés par être humain grandissants dans l'assiette de culture de tissu fournissent la possibilité d'étudier la biologie cellulaire principale dans différents organes, la maladie humaine de modèle de différents patients et les composés neufs de médicament de test sûrement pour diminuer l'échec d'étape tardive de la thérapeutique et également dans une approche personnalisée de médicament. De plus, il y a le potentiel plus à long terme d'élever les organes entiers et de les employer pour la greffe, de ce fait remontant le besoin de dons d'organe.

Comment les organoids 3D sont-ils estampés dans le laboratoire, en particulier production élevée de débit ?

l'impression 3D permet à des chercheurs de produire de plus en plus des structures complexes des systèmes vivants. Une application est laboratoire-sur-un-frite, alternativement connue sous le nom d'organe-sur-un-frite. Ceci concerne estamper et brancher différents organoids ensemble pour produire une voie 3D humaine humain. Ceux-ci sont type employés pour vérifier la toxicité et l'efficacité des médicaments neufs pendant qu'ils traversent les organes dans la frite, qui vise à reproduire l'environnement de corps humain. L'objectif principal de ceci est d'augmenter la découverte de médicaments, de diminuer le taux d'échec d'étape tardive de thérapeutique, médicament personnalisé anticipé et de diminuer l'expérimentation animale.

La production élevée de débit concerne estamper répétant des structures cellulaires, ou des gouttelettes contenant des cellules, qui mènent à la même formation organoid dans des choix multiples. Ceci permet à beaucoup de tests comparables d'être effectués en même temps, et dans la succession rapide. L'avantage d'un environnement si élevé de débit, est vous peuvent explorer rapidement l'affect d'un numéro élevé des variables sur le système, utilisant les volumes très petits de l'échantillon. C'est des méthodes plus rapides, meilleur marché et plus facilement que traditionnelles. Les progrès récents dans traiter élevé robotisé de liquide de débit a accéléré cet aspect du travail bien, en plus du développement des bioinks imprimables de ` d'hydrogels'.

Comment l'aspect élevé de débit de la production organoid affecte-t-il la fiabilité ? Change-t-il comment ils agissent l'un sur l'autre avec des médicaments ?

La fiabilité et la reproductibilité sont primordiales en estampant des organoids pour la découverte de médicaments à l'heure actuelle, je pensent que les défis de réaliser ce mensonge avec la fiabilité de ce que c'est exact que vous estampez en premier lieu. Êtes-vous estampant le même nombre de cellules chaque fois ? Tout vos cellules survivent-elles le procédé d'impression ? Peut le boîtier estampé de cellules de la bonne voie de former les organoids vous veulent se développer ? Combien cohérent le procédé d'impression peut-il être à moins d'une expérience ? Combien est-ce que cohérent ceci peut être entre différentes expériences et différents laboratoires ?

Chacun des besoins ci-dessus d'être connu et réglé pour activer la survie de cellules dans le procédé d'impression et l'accroissement des organoids de la même taille et du type, chaque fois. Je crois que ces défis peuvent être surmontés en prenant des matériaux concevant l'approche. Ce moyens utilisant un hydrogel connu, bien caractérisé et cohérent comme contre-mesure électronique. Ceci permettra aux paramètres d'impression (volume, taille de pointeau, numéro de cellules, pression d'impression, vitesse et temps) d'être prévue et déterminée pour s'assurer reproductible et à l'impression fiable pour la formation des organoids cohérents. Seulement alors la biologie cellulaire spécifique d'organe sera reproduite pour donner la caractéristique qui est cohérente, reproductible, fiable, efficace et évolutive.

Que le BIOGEL de Manchester offre-t-il pour l'impression 3D organoid ?

Le BIOGEL de Manchester offre les systèmes d'hydrogel du peptide synthétique 3D, PeptiGels® qui sont entièrement imprimables et reproductibles. Les hydrogels sont des échafaudages fibrillaires, réminiscents de la contre-mesure électronique naturelle, aux lesquels essentiellement fournissez un bâti s'élevant pour que les cellules passent, déménagez autour de, agissez l'un sur l'autre avec, le différenciez et développez-vous en circuit. Les propriétés mécaniques et la fonctionnalité de ces échafaudages sont hautement réglables pour produire les environnements qui imitent tous les tissus humains. D'une manière primordiale nos produits de peptide, PeptiGels® sont l'éclaircissement de cisaillement qui les moyens ils sont facilement imprimables et ils regagnent leurs propriétés de gel juste après le desserrage du pointeau d'impression.

Crédit d'image : BIOGEL de Manchester

De telles propriétés permettent aux cellules souche de grouper d'une voie reproductible et fiable. Elle protège également les cellules et éventuel l'accroissement organoid pendant le procédé d'impression 3D. Cette protection est importante, parce que quand vous estampez vous mettez beaucoup d'effort de cisaillement sur les cellules, et sur les matériaux. L'encapsulation dans les aides d'hydrogel s'assurent que les cellules survivent le procédé d'impression 3D et maintiennent leur capacité de former l'organoid désiré.

Nos hydrogels te permettent également d'estamper les structures 3D avec une résolution spatiale élevée. Ceci te permet de faire des choses plus complexes comme des microstructures spécifiques d'impression dans un plus grand organe. Par exemple, vous pouvez estamper la vascularisation dans un coeur et estamper différents types de cellules pour reproduire différentes parties de l'organe avec notre PeptiGels® réglé.

Pourquoi l'évolutivité de la technologie de BIOGEL de Manchester est-elle avantageuse ?

Nos matériaux sont entièrement évolutifs et sont manufacturés sous les normes ISO13486 avec la reproductibilité complète - nous ne garantissons aucun lot pour traiter en lots la variabilité. Avoir un matériau 3D qui montre ces caractéristiques est essentiel pour la production organoid, pour n'importe quelle application.

Un autre besoin principal est la capacité de recréer le tissu humain en toute sécurité dans développent cliniquement les systèmes traduisibles. La matière principalement employée actuel est Matrigel, qui est une tumeur decellularized développée dans des souris. Ce système dérivé par animal est réputé pour avoir la variabilité énorme de lot-à-lot et contient également une soupe à `' des facteurs de croissance et des séquences de reconnaissance de cellules qui influence le comportement de cellules des voies inconnues et imprévisibles. Par conséquent, vous ne pouvez pas être sûr si le comportement de cellules que vous obtenez est réellement dû à la réaction de cellules ou s'il est dû à quelque chose présent dans le matériau de Matrigel. D'ailleurs, n'importe quelle R&D développée utilisant ce système ne sera jamais traduite en clinique due à elle étant originaire des animaux.

Vous pouvez retirer ces facteurs de risque en fonctionnant avec les hydrogels entièrement synthétiques, parce que vous connaissez exact ce qui est dans elles et vous savez qu'elles n'obtiennent aucune réaction spécifique de cellules autre que ce que vous composez dedans.

Pourquoi la matrice extracellulaire est-elle si importante quand des organoids de l'impression 3D ? Comment la matrice extracellulaire peut-elle être manipulée par des chercheurs ?

La matrice extracellulaire (ECM) est critique quand des organoids de l'impression 3D. Elle offre non seulement la protection aux cellules contre les efforts et la contrainte élevés du procédé d'impression, mais fournit également le support de modification pour encourager le groupement de cellules et la différenciation dirigée une fois estampés.

Les hydrogels de peptide sont les imitateurs idéaux de contre-mesure électronique pour bioprinting ; ils sont par nature biocompatibles, peuvent être facilement manipulés en termes de leur force mécanique et (la bio) fonctionnalité peut facilement être introduite pour diriger la différenciation. Ce sont principaux pour s'assurer que le comportement humain de l'organoid peut être reproduit.

Plus particulièrement, la dureté de l'hydrogel peut être ajustée pour apparier les propriétés in vivo du tissu, par exemple la dureté du tissu cérébral est beaucoup moins que la dureté du tissu cardiaque. Ceci est réalisé en partie en changeant la concentration et en partie en changeant le type de peptide que nous employons pour préparer nos matériaux. De plus, des séquences instructives de cellules peuvent être incluses dans l'hydrogel d'une mode systématique et modulaire fournissant le contrôle complet au-dessus de la réaction et du comportement de cellules. Groupes fonctionnels particuliers qui peuvent être comportés incluent - RGD (fibronectine), - IKVAV et YIGSR (laminin) et - GFOGER (collagène) nous permettant de reproduire les composantes qui sont naturellement présentes dans certains environnements in vivo.

Alors nous pouvons également ajouter des facteurs de croissance spécifiques, des sucres ou des glycosaminoglycanes dans le système, comme désiré par nos propriétaires.

Quels types d'organoids peuvent être produits ? Y a-t-il types et structures de tissu qui ne peuvent pas encore être 3D estampés ?

Je crois que n'importe quel type ou organe de tissu peut être reproduit principalement parce qu'il y a des progrès récents en réglant la différenciation des cellules souche dans différentes lignées et aussi que les propriétés des hydrogels peuvent être ajustées pour reproduire n'importe quel type de tissu humain.

Je ne me rends pas compte d'aucun tissu qui ne peut pas être estampé encore. Cependant, il restent on à l'étude dans différents organismes de recherche autour du monde. Quelques exemples de ce qu'avons regardé nous particulièrement avec nos hydrogels sont des choses comme le foie, le rein et les organoids cardiaques. Nous avons également fait quelques organoids gastro-intestinaux et nous avons eu un accent particulier sur différents types d'organoids de tumeur à l'étape progressive différente de stades de la maladie.

Veuillez donner une synthèse de 3D bioprinting dans la cancérologie. Les organoids peuvent-ils être estampés avec des cellules tumorales ? Les tumeurs peuvent-elles être estampées ?

bioprinting 3D des modèles de cancer commence à apparaître comme domaine d'accroissement. Ceci est piloté en partie par un besoin de chercheurs à l'entrée à partir des 2D cultures, c.-à-d. à plat biologie et dans l'espace 3D de reproduire réellement in vivo le comportement de tumeur, et en partie par la nécessité d'estamper plus de structures complexes, par exemple représentent la vascularisation encastrée dans des tumeurs. Beaucoup de ceci peut être réalisée en estampant les lignées cellulaires multiples, ensemble ou séparé, incluses dans les hydrogels conçus pour recréer les différentes régions dans des tumeurs.

Un développement récent intéressant manipule les propriétés de l'échafaudage individuellement utilisant PeptiGels®. Par exemple, nous pouvons ajuster le pH et la dureté indépendamment pour reproduire l'environnement du tissu sain et de tumeur, ainsi que le tissu de tumeur à différentes étapes d'étape progressive. De façon excitée, ceci a été montré avec des cellules de cancer du sein et des lignées cellulaires de cancer pancréatique pour mener aux différences dans les voies de biologie cellulaire.

Comment les organoids estampés par 3D peuvent-ils être utilisés en médicament personnalisé ?

Les organoids de l'impression 3D peuvent aider à développer les médicaments personnalisés de deux voies ; premièrement il peut augmenter la précision du diagnostic d'une condition, et deuxièmement il peut aider à trouver le thérapeutique droit, ou le mélange des médicaments, pour fournir la réaction thérapeutique optimale pour différents patients. Nous sommes tous différents, et avons seul moléculaire complexe et des processus cellulaires. En conséquence, nous avons des profils énormément différents de toxicité et d'efficacité au même drug/s. par exemple, actuel seulement 30-60% de demandes de règlement patientes sont dû efficace aux différences de la manière qu'une personne répond à, et métabolisent, des médicaments.

Par la capitalisation des progrès récents en technologie de cellule souche nous pouvons maintenant prendre un groupe des propres cellules souche d'un patient, et combinons ceci avec des technologies de haut-débit pour les estamper et cultiver dans des choix organoid multiples. Ceci nous permettra d'explorer, comprendre et recenser les profils génétiques responsables de la réaction au traitement individuelle de patients et de les employer pour déterminer leur profil pharmacogenomic de `', et pour recenser la demande de règlement optimale.

Ceci nous permettra de nous éloigner de notre test et erreur actuel de `' prescrivant au traitement optimal pour toute la première fois en rond.

Y a-t-il des endroits que vous pensez serez fortement influencé par les organoids estampés par 3D à l'avenir ?

Comme précédemment mentionné, je pense que les zones clé où l'impression 3D des organoids peut produire une modification d'opération sont dans les inducteurs croissants de la découverte de médicaments, médicaments personnalisés, tissu concevoir et comprendre et améliorer la demande de règlement des maladies, y compris le cancer.

Dans chacun de ces endroits 3D bioprinting fournissez la possibilité de développer une compréhension plus profonde de la science fondamentale ainsi que d'augmenter l'efficacité de la thérapeutique, de réduire leur coût de développement et de mener à une variation de paradigme dans la demande de règlement de la maladie.

En résumé elle améliorera notre qualité de vie.

Que voyez-vous comme contrat à terme des organoids estampés par 3D et pour le BIOGEL de Manchester ?

Le BIOGEL de Manchester apparaît en tant que leader de marché dans le modèle et l'alimentation en hydrogels, PeptiGels®, car ces matériaux sont les imitateurs imprimables de contre-mesure électronique avec une expérience professionnelle prouvée pour héberger une gamme de différentes cellules souche, et différenciation cellulaire de peptide a été dirigée dans différents organoids multiples. Les exemples comprennent, mais ne sont pas limités au foie, au rein, à cardiaque, gastro-intestinal et systèmes de tumeur.

D'une manière primordiale notre PeptiGels peut être estampé dans la structure complexe pour imiter de pleins organes utilisant des méthodologies bioprinting traditionnelles, tout en également pouvant former les gouttelettes micro (vers le bas à 2ml) tandis que viabilité de mise à jour d'appel et intégrité structurelle utilisant des techniques de manutention liquides.

De façon générale, nous sommes excités pour contribuer à cette région productrice et à devenir l'acteur clé en activant plus humain comme le comportement étant reproduit dans le laboratoire, réduisant l'utilisation des animaux dans la recherche de médicament et offrant cliniquement les solutions traduisibles. Tout ceci parallèlement au temps et au moyen de chercheurs de sauvetage en activant le rétablissement des résultats reproductibles et fiables.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

https://manchesterbiogel.com/

Au sujet de prof. Aline Miller, BSC (chéris) PhD FRSC FInstP

Alignez-vous actuel surveille et aboutit sur tous les aspects des affaires et a plus de deux décennies d'expérience les équipes commerciales et scolaires de guidage en travers du secteur des sciences de la vie. Il a une expérience professionnelle intense de soulever des fonds pour piloter la traduction de la recherche universitaire dans le réglage clinique et commercial.

Avant de jouer le rôle de Président, Aline était professeur du bureau d'études biomoléculaire à l'université de Manchester. Il est une pharmacienne par chemin de fer et a également retenu une camaraderie junior neuve de recherches de Hall à l'université de Cambridge.

Citations

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