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Utilisant les estomacs laboratoire-élevés pour jeter la lumière sur les sympt40mes de COVID-19

In this interview, we speak to Paolo De Coppi from Great Ormond Street Hospital, about his latest organoid research and how these lab-grown 'mini-stomachs' can be used to investigate COVID-19 symptoms in children. Thought LeadersPaolo De CoppiPediatric SurgeonUCL Great Ormond Street Institute of Child Health

Pourriez-vous veuillez se présenter et nous dire ce qui a inspiré votre dernière recherche dans COVID-19 ?

Mon nom est Paolo De Coppi. Je suis un chirurgien pédiatrique, fonctionnant principalement avec les enfants qui ont congénital ou parfois des Maladies acquises, les traitant avec la chirurgie si possible.

Au début de la pandémie, alors qu'il était bien évident que COVID n'ait pas principalement affecté des enfants, nous avons eu un certain nombre d'enfants se présenter avec les sympt40mes qui étaient assimilés à l'appendicite, mais sans ses caractéristiques classiques.

Nous avons commencé la représentation ceci et avons découvert qu'il y avait une manifestation légèrement différente de COVID chez les enfants qui davantage a été concentré sur la région de GI. Il y avait de grands ganglions lymphatiques dans des ventres de ces enfants, et cela était ce qui entraînait la douleur de ventre, pas appendicite. Nous rapportés nos observations dans une lettre au bistouri tôt dans la pandémie dans l'enfant de bistouri et le problème de santé adolescent.

J'ai voulu savoir pourquoi les enfants n'ont pas eu des symptômes respiratoires dans cette manifestation, seulement des sympt40mes de GI. Peu après celui, quelques publications prouvaient que le ‑ 2 de CoV de ‑ de radar à ouverture synthétique pourrait réellement reproduire dans la région de GI. Pour moi, il était important de comprendre comment le virus a diffusé de la voie aérienne à l'estomac, à l'intestin. Le point d'entrée à l'intestin est l'estomac. Nous avons voulu déterminer si le virus pourrait reproduire là parce que, de cette façon, les enfants peuvent également réussir sur la maladie orale-fécal, plutôt que par la boîte de vitesses respiratoire classique.

Nous sommes un laboratoire de bureau d'études de tissu. Nous travaillons avec des cellules pour établir des tissus et des organes nous permettant d'évaluer des hypothèses avec les organes variés, en particulier sur la région de GI. À ce moment-là, nous avions juste fait recevoir un papier sur établir une muqueuse intestinale avec Vivian Lee en médicament de nature. Nous avons pensé que si nous pourrions établir une sorte de mini estomac, nous pourrions évaluer cette hypothèse.

Ensuite, nous avons collaboré avec un des groupes en Italie qui a isolé la première fois le virus de COVID dans la première onde de la pandémie. Nous avons envoyé au-dessus de ce mini modèle conçu d'intestin et ils pouvaient les infecter non seulement mais prouver également que le virus reproduisait heureusement, en particulier dans les organoids a dérivé des enfants.

Enfant avec COVID-19

Crédit d'image : visivastudio/Shutterstock.com

COVID-19 a eu un choc énorme sur beaucoup de secteurs dans la science avec beaucoup de chercheurs adaptant leur orientation pour aider à comprendre le virus plus en détail. Pourquoi avez-vous voulu aider à contribuer au combat global contre COVID-19 ?

Je pense tous les médecins et gens dans le domaine de la biomédecine, des infirmières aux scientifiques, ai ressenti leur responsabilité d'aider dans cette seule situation. Nous avons tout voulu employer nos qualifications pour aider où nous pourrions. À ce moment-là j'ai eu beaucoup de gens dans le laboratoire de partout dans le monde il s'est senti inutile être juste qu'à l'intérieur des frontières, n'étant pas utile, parce que la recherche classique ne pourrait pas continuer. Nous avons voulu aider.

Nous avons pensé que ces tissus conçus que nous avons eus dans le laboratoire pourraient être employés pour vérifier l'infection, en collaboration avec des experts en virus, pour essayer de comprendre ce qui allait sur meilleur. Il était très rewarding pour chacun dans le laboratoire pour voir que ce qu'elles effectuaient étaient utiles les deux d'un point de vue de bureau d'études et comme outil pour comprendre l'infection. C'était extrêmement rewarding d'un point de vue personnel parce qu'il feutré nous faisaient quelque chose significative.

Pouvez-vous décrire ce qui est signifié par les organoids de condition et où ils sont type employés dans la santé et la science ?

Organoids sont comme de petits organes, bien qu'ils ne puissent pas reproduire tous les fonctionnements des organes. Vous pouvez des cellules de culture d'un tissu ou d'un organe dans un sphéroïde. Ces sphéroïdes forment pour reproduire certains des fonctionnements des organes, et type, ce sont les la plupart des rôles importants.

Par exemple, pour l'intestin, un des la plupart des rôles importants est celui de l'épithélium parce que l'épithélium absorbe les éléments nutritifs et effectue la digestion. Les organoids doivent comprendre l'épithélium de l'intestin. L'intestin se développe pendant que les petits organes dans lesquels la plupart des fonctionnements de l'épithélium sont reproduites.

C'est ce qui s'est produit avec le virus. Le virus pénètre par l'épithélium de l'intestin. Par conséquent, si vous pouvez reproduire cela in vitro, vous pouvez montrer comment l'infection fonctionne.

Combien inestimables sont ces organoids à rechercher ? Quels avantages ont-ils en étudiant le fonctionnement d'organe ?

La recherche Organoid a succédé, grâce à certains des principaux laboratoires dans le monde. Un de ceux cela que je veux mentionner parce qu'il était l'une des premières études sur l'épithélium de l'intestin est Hans Clevers à Utrecht. Il est l'un des chefs dans ce domaine qui a prouvé presque pour toujours que vous pouvez prendre une biopsie d'un intestin et puis élever ces organoids, dans la culture.

C'est extrêmement utile parce que vous pouvez comprendre non seulement la physiologie normale de l'intestin mais vous pouvez, par exemple, étudier pourquoi un cancer s'est développé à partir d'un épithélium particulier. Vous pouvez étudier ce qui se produit quand le dysregulation entre dans la place.

Vous pouvez également étudier les maladies comme nous avons fait, par exemple, l'infection. La maladie inflammatoire de l'intestin peut également être étudiée, ou vous pouvez étudier des situations où vous avez un événement ischémique et vous avez les dégâts à l'épithélium ou à l'intestin. Par conséquent vous pouvez voir comment l'épithélium régénère et des répliques.

Le rôle du système gastro-intestinal dans des procédés biologiques, tels que la fonction cérébrale saine, a suscité l'intérêt récent. Pourriez-vous discuter pourquoi il est important de modéliser comment cet organe fonctionne et il à quel point important est à notre santé générale ?

Nous touchons sur quelque chose ici qui n'a pas été explorée complet encore. Il y a un soi-disant accès de cerveau d'intestin, et ceci est réglé d'une certaine façon. Les études à l'extérieur semblent là prouver que, par exemple, les bactéries s'élevant dans votre intestin peuvent réviser une partie de la fonction cérébrale.

C'est quelque chose qui doit être exploré plus plus loin car à l'heure actuelle les choses ne sont pas aussi claires. Ce modèle organoid peut aider avec la compréhension de la façon dont certains des facteurs sécrétoires de l'épithélium dans l'intestin peuvent réviser d'autres types de cellules, comme les organoids du cerveau. C'est réellement à l'avant-garde de la recherche. Quelques groupes travaillent à ceci, mais il n'y a pas encore une représentation claire de la façon dont l'intestin influence le cerveau par cet accès.

Mini-Estomac

Crédit d'image : Giovanni Giobbe

Dans votre dernière recherche, vous avez élevé un mini estomac organoid en travers de différentes étapes de développement humain. Pouvez-vous décrire comment vous avez élevé ces mini estomacs et comment vous pouviez représenter les étapes variables du développement humain ?

C'est très important et est grâce à l'accès au matériau ici que nous avons au R-U. Je pense qu'il est assez seul que nous avons accès aux étapes se développantes d'un foetus humain. C'est si important parce qu'il nous aide à comprendre comment l'intestin humain se développe. Tandis qu'il y a des similitudes avec d'autres mammifères, l'intestin humain a quelques seules voies importantes de différenciation d'autres substances.

Nous pouvions obtenir des tissus de la phase précoce de développement et tôt pendant la période postnatale du tissu qui a été jeté de la chirurgie, ainsi que du tissu adulte des biopsies. Alors nous pouvions former des organoids de tous ces stades de développement, découvrant que le comportement de ces organoids était tout naturellement très différent à différentes étapes. Les cellules pédiatriques ont réellement quelques similitudes avec les cellules foetales, qui sont complet détruites dans l'adulte.

On a observé la réplication virale pour être plus apparente en cellules s'élevant de l'enfant et des défuntes cellules foetales comparés à l'adulte et aux premières cellules foetales. Pourquoi est-ce que ceci pourrait être ?

C'est une question importante. Nous avons expliqué les différences, mais ce que nous ne connaissons pas encore est la raison de ces différences. Elle ressemble aux cellules souche de naïve dans le foetus et les récepteurs exprès de pédiatrie qui sont utiles au virus pour entrer. Dans l'adulte, les cellules détruisent cette expression.

Une fois que nous élevons les cellules et les rendons différentes d'un épithélium spécialisé, une muqueuse spécialisée, ces différences disparaît. Comme ancêtres, il y a des récepteurs que le virus doit entrer dans dans les cellules qui ne sont pas là dans l'adulte, de sorte que soit quelque chose qui sont clairement différentes. Pourquoi est-ce que c'est différent ? Nous ne savons pas encore.

L'accroissement des organoids, en particulier ceux qui peuvent reproduire un organe de plein-fonctionnement, peut parfois être un procédé difficile. Avez-vous rencontré des défis pendant vos investigations et comment allaient-ils surmontent-ils ?

Une réponse très claire à ceci est la polarisation des organoids. Quand vous élevez des organoids, ils se développent comme une sphère. Cette sphère a l'épithélium qui est normalement présent dans l'intestin examinant à l'intérieur. Le lumen à l'intérieur de la sphère est le lumen du tube de notre intestin ou de notre intestin en général.

Le problème avec ceci est que quand nous avons commencé l'infection de cette façon, nous ne pourrions pas voir beaucoup d'infection parce que la surface de l'épithélium était à l'intérieur de la sphère. Le virus n'a pas pu accéder facilement. Nous avons dû inverser la polarisation de l'épithélium et effectuer les organoids examiner à l'envers.

Quand nous avons changé que nous avons vu une infection beaucoup plus efficace SARS-CoV-2 dans les organoids. C'était une réponse biologique claire à la question : comment pouvons-nous améliorer le taux d'infection et le rendre assimilé à in vivo ?

Comment votre étude utilisée organoid de mini estomac était-elle les chocs gastro-intestinaux de SARS-CoV-2 ? Qu'avez-vous découvert en étudiant ceci ?

Nous croyons que la prochaine opération sera d'avoir ces organoids pour deux choses. Le premier est comme modèle prévisionnel. Nous voyons en ce moment avec la tension d'Omicron les différentes mutations que le virus peut avoir. Il peut mener aux manifestations cliniques complet différentes. Pouvons-nous prévoir la manière dont le virus se comporte avec ces modèles in vitro ? Nous sommes réellement désireux pour étudier les différentes variantes avec ce modèle et pour voir s'ils ont un choc différent sur différents âges ou systèmes.

La deuxième chose est peut nous emploient quelques protecteurs, par exemple, pour diminuer la pénétration de virus à l'épithélium. C'est en dehors de mon inducteur des compétences, mais nous pouvons offrir ce modèle à un laboratoire spécialisé qui peut travailler à ceci. Nous voulons obtenir plus de financement pour essayer d'employer ce système pour des prévisions dans ceci et d'autres pandémies.

SARS-CoV-2

Crédit d'image : Studio de Borealis de corona/Shutterstock.com

Croyez-vous que votre recherche aidera à promouvoir notre compréhension des chocs que COVID-19 a sur le système gastro-intestinal ?

Je crois fortement que c'est très important pour celui. Au moment où, par exemple, nous observons que beaucoup de jeunes gens et enfants devenant infectés et certains d'entre eux peuvent avoir les écouvillons négatifs dans leur voie aérienne parce que ce n'est pas l'objectif primaire du virus.

Je pense que notre modèle peut davantage aider à comprendre ce problème et le rôle du système de GI dans la pandémie, en particulier chez les enfants.

Est-ce que vos mini estomacs laboratoire-élevés ont-ils pu également être utilisés pour continuer d'étudier l'estomac et comment il se développe au fil du temps ? Y a-t-il des applications où ce serait particulièrement avantageux ?

Nous essayons de retourner à l'objectif principal de ce travail, qui est de concevoir de mini estomacs. Les mini estomacs seront avantageux pour les enfants qui sont nés sans estomac ou auront un estomac très petit. Dans le fonctionnement où nous rendons l'estomac plus grand, nous utilisons l'intestin, mais l'intestin est une partie différente du fuselage et ne fonctionne pas de la même manière que l'estomac. Ces enfants continuent à avoir des problèmes.

Les adultes peuvent également détruire leurs estomacs, par exemple, à cause du cancer. Au moment où, pour traiter ceci l'estomac est complet sorti et remplacé par l'intestin, mais ces adultes luttez pour alimenter parce qu'ils n'ont pas un sac pour assimiler la nourriture. Ce faisant, recherche, nous pourrions atteindre une étape où nous pourrions reproduire l'estomac.

Dans le même temps, développer un estomac plus complexe, par exemple, y compris les cellules ou les cellules endothéliales inflammatoires, pourrait nous aider à comprendre la relation entre COVID-19 et d'autres types de cellules qui sont présents dans l'estomac davantage. Nous savons que, par exemple, l'endothélium peut être affecté. Nous savons qu'il y a eu une réaction locale décrite. Nous voulons voir si ces types de manifestations peuvent être reproduits in vitro.

Quelles sont les prochaines opérations pour vous et votre recherche ?

Le premier sens est d'acquérir plus de financement et d'employer ces organoids comme modèle pour vérifier les différentes variantes, en particulier comment les différentes variantes fonctionnent dans l'estomac d'un enfant. Cela pourrait aider à prévoir ce qui se produira à l'avenir et comprendra si c'est une maladie moins importante à la région de GI, ou s'il peut réellement mener à l'apoptose de mort cellulaire ou de cellules, et ainsi de suite.

Le deuxième sens est dans le bureau d'études régénérateur et de tissu dans lequel nous essayons de produire un mini estomac plus complexe qui pourrait être utilisé pour remonter les estomacs manquants dans des adultes et des enfants.

Y a-t-il toute autre chose du tout que vous avez voulu ajouter ?

C'est un travail d'on et c'est toute la grâce à la collaboration avec des gens des compétences différentes. Pour obtenir par des moments difficiles, la meilleure chose à faire est de produire des réseaux, autant d'ont fait, et essayent de répondre à des questions en fonctionnant ensemble.

Si vous voulez trouver un élément positif de cette pandémie, il n'y a jamais eu un meilleur moment en science que ceci, car il a réellement poussé des gens pour fonctionner ensemble.

Au sujet de Paolo De Coppi

Paolo De Coppi est la présidence de Nuffield de la chirurgie pédiatrique, du professeur de NIHR de la chirurgie pédiatrique, et du chirurgien pédiatrique de conseiller à l'hôpital grand de rue d'Ormond. Il est le président désigné de l'association chirurgicale pédiatrique européenne et le chef de l'élément de chirurgie, des cellules souche et de la partie régénératrice de médicament, programme de développement de cancer de Biology& à l'institut grand d'UCL Ormond des santés de l'enfant. En 2020 il est devenu le premier chirurgien pédiatrique à élire camarade de l'Académie des sciences médicales.Paolo De Coppi

Professeur De Coppi qualifié à l'hôpital pour enfants de Boston, au centre médical universitaire (Amsterdam, Pays-Bas), et à l'université de Padoue (Italie), et a un intérêt particulier dans les malformations congénitales et leur demande de règlement utilisant d'une façon minimum des techniques invasives. Il est un patron pour TOFS et CDHUK et a concentré ses intérêts de recherches sur des cellules souche et bureau d'études de tissu par l'essai de trouver des modalités neuves pour la demande de règlement des anomalies congénitales complexes.

Il a recensé des cellules souche de liquide amniotique et il a décrit des méthodes decellularised plusieurs organes et tissu tel que le rein, l'intestin, le foie, le pancréas, et le poumon. En 2010 il était la partie de l'équipe qui a effectué la première greffe couronnée de succès d'une trachée tissu-conçue sur un enfant à l'hôpital grand de rue d'Ormond. Il a les plus de 350 articles pair-observés publiés (h-index 65) en tourillons tels que la nature, la biotechnologie de nature, le The Lancet, le génie biomédical de nature, les transmissions de nature, et les cellules souche de cellules ; a dirigé plus de 35 chargés de recherches et stagiaires de Ph.D. ; et a été attribué des concessions variées nationales et d'international au-dessus de £30 million. Il est sur les bureaux de rédaction du développement de cellule souche, le tourillon de la chirurgie pédiatrique, l'International pédiatrique de chirurgie, et la révision foetale et maternelle de médicament. À partir de 2011, il a été l'éditeur d'associé principal pour le médicament de translation de cellule souche.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 200 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

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