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A biologia sintética e a máquina-aprendizagem podem acelerar a maturação do órgão laboratório-crescido

Os pesquisadores na universidade da Faculdade de Medicina de Pittsburgh combinaram a biologia sintética com um algoritmo deaprendizagem para criar organoids humanos do fígado com o sangue e sistemas da bilis-manipulação. Quando implantados em ratos com fígados falhando, os fígados laboratório-crescidos da substituição estenderam a vida.

O estudo, publicado hoje em sistemas da pilha mostra que é possível provocar e acelerar a maturação de um órgão laboratório-crescido sem sacrificar a precisão ou o controle.

A “gravidez é nove meses; toma que longo e mesmo meses após o nascimento para que os órgãos novos se amadureçam; mas se uma pessoa precisa um fígado, não podem poder esperar esse longo,” disse o autor Mo Ebrahimkhani, M.D., professor adjunto da patologia e a tecnologia biológica, e membro do centro de pesquisa do fígado de Pittsburgh e instituto do estudo de McGowan para a medicina regenerativa.

“Nós mostramo-la que é possível obter o tecido humano do fígado com quatro tipos da pilha principal e o vasculature em 17 dias. Nós podemos amadurecer o tecido quase ao terceiro trimestre em somente três meses.”

Outros grupos tentaram persuadir a maturação organoid em um prato usando factores de crescimento, mas é caro, incompatível, e falha humana inclinada, Ebrahimkhani disse. Frequentemente, há uns tipos indesejáveis do tecido ou da pilha; como o intestino ou os neurónios que crescem no meio do que deve ser fígado contínuo.

Usar a genética está mais limpa mas mais complexo orquestrar igualmente. Assim, Ebrahimkhani partnered com Patrick Cahan, Ph.D., na Universidade Johns Hopkins para usar um sistema deaprendizagem que pudesse coordenador reverso os genes necessários para a maturação humana do fígado.

Então, Ebrahimkhani junto com seu colaborador em Pitt, Samira Kiani, M.D., técnicas aplicadas da genética, incluindo CRISPR, para girar uma massa do tecido imaturo do fígado; derivado originalmente das pilhas de haste humanas; no que a equipe chama do “organoids do fígado desenhista.”

Mais maduros os organoids obtidos, mais os capilares e as pilhas colagogas rudimentarmente serpentearam sua maneira através da folha fina do tecido, e mais pròxima a função do órgão minúsculo rivalizou seu modelo humano natural sem redução. O armazenamento de energia, a acumulação gorda, o transporte químico, a actividade de enzima, e a produção da proteína eram todos mais perto da função de fígado humana adulta, embora ainda não um fósforo perfeito.

Ebrahimkhani imagina organoids do desenhista ter três utilizações principais: drogue a descoberta, a modelagem da doença, e a transplantação de órgão. Desde que as células estaminais podem vir de próprio corpo do paciente, os órgãos laboratório-crescidos não poderiam ser personalizados, tão lá seriam nenhuma ameaça da rejeção imune.

Quando transplantados em ratos com fígados danificados, os organoids do fígado do desenhista de Ebrahimkhani integraram com sucesso nos animais os corpos e continuaram a trabalhar; produzindo as proteínas humanas que apareceram no sangue de animais e em prolongar as vidas de animais.

Este é um prova--princípio para mostrar que é possível, Ebrahimkhani disse. A técnica podia potencial ir muito mais longe.

Nossa referência era um fígado humano natureza-projetado, mas você pode ir depois que algum projecto que você gostar. Por exemplo, você pode fazer um interruptor genético que proteja o tecido de um vírus, visa o ADN do vírus e destrói-o. Esse ajusta este método separado.”

Mo Ebrahimkhani, DM, autor do estudo e professor adjunto da patologia e da tecnologia biológica, membro do centro de pesquisa do fígado de Pittsburgh, instituto de McGowan para a medicina regenerativa, universidade de Pittsburgh