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La biología sintetizada y el máquina-aprendizaje pueden acelerar la maduración del órgano laboratorio-crecido

Los investigadores en la universidad de la Facultad de Medicina de Pittsburgh han combinado biología sintetizada con un algoritmo de máquina-aprendizaje para crear organoids humanos del hígado con sangre y los sistemas del bilis-manejo. Cuando está implantado en ratones con los hígados que fallan, los hígados laboratorio-crecidos del repuesto duraderos.

El estudio, publicado hoy en sistemas de la célula muestra que es posible accionar y acelerar la maduración de un órgano laboratorio-crecido sin sacrificar la precisión o el mando.

El “embarazo es nueve meses; toma que largo e incluso los meses después del nacimiento para que los nuevos órganos se maduren; pero si una persona necesita un hígado, pueden no poder esperar ese largo,” dijo al autor MES Ebrahimkhani, M.D., profesor adjunto de la patología y bioingeniería, y pieza del centro de investigación del hígado de Pittsburgh y el instituto del estudio de McGowan para el remedio regenerador.

“Lo mostramos que es posible conseguir el tejido humano del hígado con cuatro tipos de la célula principal y la vasculatura en 17 días. Podemos casi madurar el tejido al tercer trimestre en solamente tres meses.”

Otros grupos han tentativa engatusar la maduración organoide en un plato usando factores de incremento, pero es costoso, contrario, y desvío humano propenso, Ebrahimkhani dijo. A menudo, hay tipos indeseados del tejido o de la célula; por ejemplo el intestino o las neuronas que crecen en el medio de qué debe ser hígado sólido.

Usando la ingeniería genética es más limpio pero también más complejo orquestrar. Así pues, Ebrahimkhani partnered con Patrick Cahan, Ph.D., en la Universidad John Hopkins para utilizar un sistema de máquina-aprendizaje que puede ingeniero reverso los genes necesarios para la maduración humana del hígado.

Entonces, Ebrahimkhani así como su colaborador en Pitt, Samira Kiani, M.D., técnicas aplicadas de la ingeniería genética, incluyendo CRISPR, girar una masa del tejido no maduro del hígado; derivado originalmente de las células de vástago humanas; en lo que llaman las personas “los organoids del hígado del proyectista.”

Cuanto más maduros los organoids conseguidos, más los capilares y las células hepáticas rudimentarias arrastraron su manera a través de la hoja fina del tejido, y la función del órgano minúsculo rivalizó más de cerca su modelo humano natural del mismo tamaño. El almacenamiento de energía, la acumulación gorda, el transporte químico, la actividad enzimática, y la producción de la proteína eran todo más cercano a la función hepática humana adulta, aunque aún no un complemento perfecto.

Ebrahimkhani se imagina organoids del proyectista el tener de tres usos principales: drogue el descubrimiento, el modelado de la enfermedad, y el trasplante de órgano. Puesto que las células madres pueden venir de la propia carrocería del paciente, los órganos laboratorio-crecidos se podrían personalizar, tan allí no serían ninguna amenaza del rechazo inmune.

Cuando estaban trasplantados en ratones con los hígados dañados, los organoids del hígado del proyectista de Ebrahimkhani integraron con éxito en los animales las carrocerías y continuaron trabajar; produciendo las proteínas humanas que aparecieron en la sangre de animales y prolongar las vidas de animales.

Esto es un prueba-de-principio para mostrar que es posible, Ebrahimkhani dijo. La técnica podía potencialmente ir mucho más allá.

Nuestra referencia era un hígado humano naturaleza-diseñado, pero usted puede ir después de que cualquier diseño que usted tenga gusto. Por ejemplo, usted puede hacer un interruptor genético que proteja el tejido contra un virus, apunta la DNA del virus y la destruye. Ese fija este método separado.”

MES Ebrahimkhani, Doctor en Medicina, autor del estudio y profesor adjunto de la patología y de la bioingeniería, pieza del centro de investigación del hígado de Pittsburgh, instituto de McGowan para el remedio regenerador, universidad de Pittsburgh