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La biologie et l'apprentissage automatique synthétiques peuvent accélérer la maturation de l'organe laboratoire-élevé

Les chercheurs à l'université de l'École de Médecine de Pittsburgh ont combiné la biologie synthétique avec un algorithme d'apprentissage automatique pour produire les organoids humains de foie avec du sang et des systèmes de bile-traiter. Une fois implanté dans des souris avec des foies de manqu, les foies laboratoire-élevés de rechange durables.

L'étude, aujourd'hui publié dans des systèmes de cellules prouve qu'il est possible de déclencher et accélérer la maturation d'un organe laboratoire-élevé sans sacrifier la précision ou le contrôle.

La « grossesse est de neuf mois ; elle prend qui long et même des mois après la naissance pour que les organes neufs mûrissent ; mais si une personne a besoin d'un foie, ils peuvent ne pas pouvoir attendre ce long, » a dit l'auteur d'étude MOIS Ebrahimkhani, M.D., professeur agrégé de pathologie et bio-ingénierie, et membre du centre de recherche de foie de Pittsburgh et l'institut de McGowan pour le médicament régénérateur.

« Nous l'avons montré qu'est possible d'obtenir le tissu humain de foie avec quatre types de cellules principales et le réseau vasculaire en 17 jours. Nous pouvons mûrir le tissu presque au troisième trimestre en seulement trois mois. »

D'autres groupes ont essayé de cajoler la maturation organoid dans une assiette utilisant des facteurs de croissance, mais elle est chère, intermittent, et à erreur humaine encline, Ebrahimkhani a dit. Souvent, il y a les types non désirés de tissu ou de cellules ; comme l'intestin ou les cellules du cerveau s'élevant au milieu de ce qui devrait être foie solide.

Utilisant le génie génétique est plus propre mais également plus complexe pour orchestrer. Ainsi, Ebrahimkhani partnered avec Patrick Cahan, Ph.D., à l'Université John Hopkins pour employer un système d'apprentissage automatique qui peut désosser les gènes nécessaires pour la maturation humaine de foie.

Puis, Ebrahimkhani avec son collaborateur chez Pitt, Samira Kiani, M.D., techniques appliquées de génie génétique, y compris CRISPR, pour tourner une masse de tissus immature de foie ; initialement dérivé des cellules de cheminée humaines ; dans ce que l'équipe appelle « des organoids de foie de créateur. »

Les plus mûrissent les organoids obtenus, plus de capillaires et de cellules cholagogues rudimentaires ont serpenté leur voie par la feuille mince de tissu, et plus le fonctionnement de l'organe minuscule a rivalisé son modèle humain naturel normal est plus attentivement. Le stockage de l'énergie, l'accumulation de graisse, le transport chimique, l'activité enzymatique, et la production de protéine étaient tous plus près de la fonction hépatique humaine adulte, cependant toujours pas une correspondance parfaite.

Ebrahimkhani imagine des organoids de créateur avoir trois utilisations principales : découverte de médicaments, modélisation de la maladie, et greffe d'organe. Puisque les cellules souche peuvent venir du propre fuselage du patient, des organes laboratoire-élevés pourraient être personnalisés, tellement là ne seraient aucun danger de refus immunisé.

Si transplanté dans des souris avec des foies endommagés, organoids de foie du créateur d'Ebrahimkhani a avec succès intégré dans les animaux les fuselages et prolongé pour fonctionner ; produisant les protéines humaines qui ont apparu le sang animal et en prolongeant les faunes.

C'est un épreuve-de-principe pour prouver qu'il est possible, Ebrahimkhani a dit. La technique a pu potentiellement aller beaucoup plus loin.

Notre référence était un foie humain nature-conçu, mais vous pouvez aller après que tout modèle que vous aimez. Par exemple, vous pouvez effectuer un contact génétique qui protège le tissu contre un virus, visez l'ADN du virus et le détruisez. Ce règle cette méthode distante. »

MOIS Ebrahimkhani, DM, auteur d'étude et professeur agrégé de la pathologie et de la bio-ingénierie, membre du centre de recherche de foie de Pittsburgh, institut de McGowan pour le médicament régénérateur, université de Pittsburgh