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Microambientes organoides impresos 3D de manipulación

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

Una entrevista con profesor Aline Miller, el doctorado FRSC FInstP del BSCA (Hons), la oficina del ejecutivo, el director y el fundador, BIOGEL de Manchester

Dé por favor una reseña de organoids. ¿Por qué son un modelo importante de la investigación?

Organoids es los atados de 3 dimensiones (3D) de las células madres que venido junto y emule al microambiente dentro de órganos individuales, si ése sea hígado, riñón, corazón, tripa u otros órganos específicos. Esencialmente, pueden ser vistos como órganos miniatura, simplificados. Colocan típicamente de tamaño de algunos micrómetros a cinco milímetros y hay potencialmente tantos diversos organoids pues hay diversos tejidos y órganos en la carrocería. Un alcance tan diverso de organoids puede formar controlando la diferenciación de la célula madre específica usada, que puede ser influenciada por las células que reciben señales instructivas 3D de la matriz extracelular (ECM), el ambiente y una vez que la estructura 3D monta, por las células presentes en los organoids ellos mismos.

Haber de imagen: Dimarion | Shutterstock

Hay considerable atención y los organoids circundantes del entusiasmo en el momento como tienen el potencial de revolucionar las enfermedades de la manera se estudian y se tratan. Los tejidos derivados ser humano crecientes en el plato de cultura del tejido abren la oportunidad de estudiar la biología celular fundamental dentro de órganos individuales, la enfermedad humana del modelo de pacientes individuales y nuevas composiciones de la droga de la prueba seguro para disminuir la falla del último escenario de la terapéutica y también en una aproximación personalizada del remedio. Además, hay el potencial más a largo plazo de crecer órganos enteros y de usarlos para el trasplante, así reemplazando la necesidad de donaciones de órganos.

¿Cómo los organoids 3D se imprimen en el laboratorio, determinado alta producción de la producción?

la impresión 3D permite que los investigadores generen las estructuras cada vez más complejas de sistemas vivos. Un uso es laboratorio-en-uno-viruta, conocida alternativamente como órgano-en-uno-viruta. Esto implica el imprimir y el conectar de diversos organoids juntos para crear un 3D humano-como camino. Éstos se utilizan típicamente para probar la toxicidad y la eficacia de nuevas drogas mientras que pasan a través de los órganos dentro de la viruta, que está apuntando replegar el ambiente del cuerpo humano. El objetivo dominante de esto es aumentar descubrimiento de la droga, disminuir el porcentaje de averías del último escenario de la terapéutica, el remedio personalizado anticipado y ensayos con animales de la disminución.

La alta producción de la producción implica el imprimir relanzando las estructuras de célula, o las gotitas con células, que llevan a la misma formación organoide en matrices múltiples. Esto permite a muchas pruebas comparables ser realizada al mismo tiempo, y en la sucesión rápida. La ventaja de un tan alto ambiente de la producción, es usted puede explorar rápidamente la influencia de un número elevado de variables en el sistema, usando volúmenes muy pequeños de muestra. Es métodos más rápidos, más baratos y más fácilmente que tradicionales. Los avances recientes en el alto manejo robótico del líquido de la producción han acelerado este aspecto del trabajo bien, además del revelado de los bioinks imprimibles del ` de los hidrogeles'.

¿Cómo el alto aspecto de la producción de la producción organoide afecta a confiabilidad? ¿Cambia cómo obran recíprocamente con las drogas?

La confiabilidad y la reproductibilidad son supremas al imprimir los organoids para el descubrimiento de la droga en el momento, yo piensan que los retos de lograr esta mentira con la confiabilidad de cuál es exactamente que usted está imprimiendo en primer lugar. ¿Es usted que imprime el mismo número de células cada vez? ¿Todas sus células sobreviven el proceso de impresión? ¿Puede el atado de células impreso de la manera correcta de formar los organoids usted quisieron crecer? ¿Cómo constante puede el proceso de impresión estar dentro de un experimento? ¿Cómo constante puede esto estar entre diversos experimentos y diversos laboratorios?

Cada uno de las necesidades antedichas de ser sabido y de ser controlado para habilitar supervivencia de la célula en el proceso de impresión y el incremento de los organoids del mismo tamaño y del tipo, cada vez. Creo que estos retos pueden ser vencidos tomando los materiales que dirigen la aproximación. Este medios usando un hidrogel sabido, bien caracterizado y constante como el ECM. Esto permitirá que los parámetros de impresión (volumen, talla de la aguja, número de la célula, presión de la impresión, velocidad y tiempo) sean predichos y para asegurarse reproductivo y determinans la impresión segura para la formación de organoids constantes. Entonces la biología celular específica del órgano será replegada solamente para dar los datos que son constantes, reproductivos, seguros, eficientes y escalables.

¿Qué el BIOGEL de Manchester ofrece para la impresión organoide 3D?

El BIOGEL de Manchester ofrece a 3D los sistemas sintetizados del hidrogel del péptido, PeptiGels® que son completo imprimibles y reproductivos. Los hidrogeles son los andamios fibrilosos, evocadores del ECM natural, sobre los cuales esencialmente ofrezca un marco de toma de altura para que las células vayan, muévase alrededor, obre recíprocamente con, distíngalo y crezca conectado. Las propiedades mecánicas y las funciones de estos andamios son altamente armoniosas crear los ambientes que imitan todos los tejidos humanos. Importantemente nuestros productos del péptido, PeptiGels® son la resistencia que enrarece que los medios ellos son fácilmente imprimibles y recuperan sus propiedades del gel inmediatamente después de la baja de la aguja de la impresión.

Haber de imagen: BIOGEL de Manchester

Tales propiedades permiten que las células madres se agrupen de una manera reproductiva y segura. También protege las células y final el incremento organoide durante el proceso de impresión 3D. Esta protección es importante, porque cuando usted imprime usted está poniendo mucha tensión de resistencia sobre las células, y sobre los materiales. La encapsulación dentro de las ayudas del hidrogel se asegura que las células sobrevivan el proceso de impresión 3D y que conserven su capacidad de formar el organoide deseada.

Nuestros hidrogeles también permiten que usted imprima las estructuras 3D con una alta resolución espacial. Esto permite que usted haga cosas más complejas como microestructuras específicas de la huella dentro de un órgano más grande. Por ejemplo, usted puede imprimir el vascularization dentro de un corazón e imprimir diversos tipos de células para replegar diversas partes del órgano con nuestro PeptiGels® adaptado.

¿Por qué es la capacidad de conversión a escala de la tecnología del BIOGEL de Manchester beneficiosa?

Nuestros materiales son completo escalables y son manufacturados bajo patrones ISO13486 con reproductibilidad completa - no garantizamos ninguna mezcla para tratar variabilidad por lotes. Tener un material 3D que exhiba estas características es crucial para la producción organoide, para cualquier uso.

Otra necesidad dominante es la capacidad de reconstruir el tejido humano en desarrolla con seguridad clínico sistemas traducibles. El material usado principal actualmente es Matrigel, que es un tumor decellularized crecido dentro de ratones. Este sistema derivado animal es bien sabido tener variabilidad enorme de la mezcla-a-mezcla y también contiene una sopa del `' de los factores de incremento y de las series del reconocimiento de la célula que influencie comportamiento de la célula de maneras desconocidas e imprevisibles. Por consiguiente, usted no puede estar seguro si el comportamiento de la célula que usted está consiguiendo es real debido a la reacción de la célula o si es debido algo presente en el material de Matrigel. Por otra parte, cualquier R&D desarrollado usando este sistema nunca será traducido a la clínica debido a él que es originario de animales.

Usted puede quitar estos factores de riesgo trabajando con hidrogeles completo sintetizados, porque usted conoce exactamente cuál está en él y usted sabe que él no saca ninguna reacción específica de la célula con excepción de lo que usted marca hacia adentro.

¿Por qué es la matriz extracelular tan importante cuando los organoids de la impresión 3D? ¿Cómo se puede la matriz extracelular manipular por los investigadores?

La matriz extracelular (ECM) es crítica cuando los organoids de la impresión 3D. No sólo ofrece la protección a las células contra las altas tensiones y deformación del proceso de impresión, pero también proporciona el apoyo de matriz para animar el agrupamiento de la célula y la diferenciación dirigida impresos una vez.

Los hidrogeles del péptido son imitadores ideales del ECM para bioprinting; son intrínsecamente biocompatibles, pueden ser manipulados fácilmente en términos de su fuerza mecánica y (las bio) funciones se pueden introducir fácilmente para dirigir la diferenciación. Éstos son dominantes asegurarse que la conducta humana del organoide puede ser replegada.

Más concretamente, la rigidez del hidrogel se puede sintonizar para igualar las propiedades in vivo del tejido, por ejemplo la rigidez del tejido cerebral es mucho menos que la rigidez del tejido del corazón. Esto se logra en parte con el cambio de la concentración y en parte con el cambio del tipo del péptido que utilizamos para formular nuestros materiales. Además, las series instructivas de la célula se pueden embutir dentro del hidrogel en una moda sistemática y modular que ofrece el control total sobre la reacción y el comportamiento de la célula. Grupos funcionales típicos que pueden ser incorporados incluyen - RGD (fibronectin), - IKVAV y YIGSR (laminin) y - GFOGER (colágeno) que permite que repleguemos los componentes que están naturalmente presentes dentro de ciertos ambientes in vivo.

Entonces podemos también agregar factores de incremento específicos, los azúcares o los glycosaminoglycans en el sistema, según lo deseado por nuestros clientes.

¿Qué tipos de organoids pueden ser producidos? ¿Hay tipos y estructuras del tejido que no puedan todavía ser 3D impresos?

Creo que cualquier tipo o órgano del tejido puede ser reproducido principal porque hay avances recientes en controlar la diferenciación de células madres en diversos linajes y también que las propiedades de hidrogeles se pueden sintonizar para replegar cualquier tipo humano del tejido.

No soy consciente de ninguna tejidos que no se puedan imprimir todavía. Sin embargo, todavía hay muchos en el revelado en diversos grupos de investigación en todo el mundo. Algunos ejemplos de lo que hemos observado específicamente con nuestros hidrogeles son cosas como el hígado, el riñón y organoids cardiacos. También hemos hecho algunos organoids gastrointestinales y hemos tenido una atención especial en diversos tipos de organoids del tumor en diversos escenarios de la progresión de la enfermedad.

Dé por favor una reseña de 3D bioprinting en la investigación de cáncer. ¿Se pueden los organoids imprimir con las células del tumor? ¿Pueden los tumores ser impresos?

el bioprinting 3D de los modelos del cáncer está comenzando a emerger como área del incremento. Esto es impulsada en parte por una necesidad de investigadores al trasladar lejos de las 2.as culturas, es decir completamente biología y al espacio 3D de replegar realmente in vivo comportamiento del tumor, y en parte por la necesidad de imprimir estructuras más complejas, por ejemplo representa el vascularization embutido dentro de tumores. Mucho de esto puede ser logrado imprimiendo las variedades de células múltiples, junto o por separado, embutidas dentro de hidrogeles diseñados para reconstruir las diversas regiones dentro de tumores.

Un reciente desarrollo interesante está manipulando las propiedades del andamio individualmente usando PeptiGels®. Por ejemplo, podemos sintonizar el pH y la rigidez independientemente para replegar el ambiente del tejido sano y del tumor, así como el tejido del tumor en diversos escenarios de la progresión. Emocionantemente, esto se ha mostrado con las células cancerosas del pecho y las variedades de células del cáncer pancreático para llevar a las diferencias dentro de los caminos de la biología celular.

¿Cómo se pueden los organoids impresos 3D utilizar en remedio personalizado?

Los organoids de la impresión 3D pueden ayudar a desarrollar remedio personalizado de dos maneras; en primer lugar puede aumentar la precisión de la diagnosis de una condición, y en segundo lugar puede ayudar a encontrar el terapéutico derecho, o la mezcla de drogas, para ofrecer la reacción terapéutica óptima para los pacientes individuales. Somos todos diferentes, y tenemos procesos moleculares y celulares complejos únicos. Por lo tanto, tenemos perfiles sumamente diversos de la toxicidad y de la eficacia al mismo drug/s. por ejemplo, solamente 30-60% de tratamientos pacientes es actualmente efectivo debido a las diferencias de la manera que un individuo responde a, y metaboliza, remedio.

Capitalizando en avances recientes en tecnología de la célula madre podemos ahora recoger una muestra de las propias células madres de un paciente, y combinamos esto con tecnologías de la alto-producción para imprimirlas y para cultivar en matrices organoides múltiples. Esto permitirá que exploremos, entender y determinar los perfiles genéticos responsables de pacientes individuales drogan la reacción y la utilizan para establecer su perfil pharmacogenomic del `', y para determinar el tratamiento óptimo.

Esto permitirá que nos movamos lejos de nuestro ensayo y error actual del `' que prescribe a la terapia óptima por toda la primera vez alrededor.

¿Hay áreas que usted piense sea afectado pesado por los organoids impresos 3D en el futuro?

Como se mencionó anteriormente, pienso que los ámbitos fundamentales donde la impresión 3D de organoids puede crear un cambio decisivo están dentro de los campos cada vez mayor del descubrimiento de la droga, remedio personalizado, tejido dirigir y la comprensión y el aumento del tratamiento de enfermedades, incluyendo cáncer.

Dentro de cada uno de estas áreas 3D bioprinting abra la oportunidad de desarrollar una comprensión más profunda de la ciencia subyacente así como de aumentar la eficacia de la terapéutica, de reducir su costo de revelado y de llevar a un movimiento del paradigma en el tratamiento de la enfermedad.

En resumen aumentará nuestra calidad de vida.

¿Qué usted ve como el futuro de organoids impresos 3D y para el BIOGEL de Manchester?

El BIOGEL de Manchester está emergiendo como líder del mercado en el diseño y el abastecimiento de hidrogeles del péptido, de PeptiGels®, pues estos materiales son imitadores imprimibles del ECM con un historial probado para recibir un alcance de diversas células madres, y de diferenciación de célula se ha dirigido en diversos organoids múltiples. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a los sistemas del hígado, del riñón, cardiacos, gastrointestinales y del tumor.

Nuestro PeptiGels se puede imprimir importantemente en la estructura compleja para imitar órganos completos usando metodologías bioprinting tradicionales, mientras que también pudiendo formar gotitas micras (hacia abajo a 2ml) mientras que viabilidad del lamamiento que mantiene e integridad estructural usando técnicas de tramitación líquidas.

Totales, nos excitan para contribuir a esta superficie creciente y a hacer el protagonista en habilitar más humano como el comportamiento que es replegado en el laboratorio, reduciendo el uso de animales en la investigación de la droga y ofreciendo clínico soluciones traducibles. Todo el esto paralelamente a tiempo y a recurso de los investigadores del ahorro habilitando la generación de resultados reproductivos y seguros.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

https://manchesterbiogel.com/

Sobre profesor Aline Miller, doctorado FRSC FInstP del BSCA (Hons)

Alinee supervisa y lleva en todos los aspectos del asunto y tiene actualmente durante dos décadas de experiencia las personas comerciales y académicas que conducen a través del sector de las ciencias de la vida. Ella tiene un historial fuerte de aumentar fondos para impulsar la traslación de la investigación académica en la fijación clínica y comercial.

Antes de tomar el papel del CEO, Aline era profesor de la ingeniería biomolecular en la universidad de Manchester. Ella es químico entrenando y también celebró una nueva beca menor de la investigación de Pasillo en la universidad de Cambridge.

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    Manchester BIOGEL. (2020, August 03). Microambientes organoides impresos 3D de manipulación. News-Medical. Retrieved on February 25, 2021 from https://www.news-medical.net/news/20200828/Manipulating-3D-Printed-Organoid-Microenvironments.aspx.

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