Une nouvelle méthode développée pour “ augmenter la taille ” des mini-organes utilisés dans la recherche médicale – Technoguide

Une équipe d’ingénieurs et de scientifiques a développé une méthode de «multiplication» des organoïdes: des collections miniatures de cellules qui imitent le comportement de divers organes et sont des outils prometteurs pour l’étude de la biologie et des maladies humaines.

Les chercheurs, de l’Université de Cambridge, ont utilisé leur méthode pour cultiver et cultiver une «mini-voie aérienne», la première fois qu’un organoïde en forme de tube a été développé sans avoir besoin de soutien externe.

À l’aide d’un moule en polymère spécialisé, les chercheurs ont pu guider la taille et la forme de la mini-voie aérienne, issue de cellules souches de souris adultes, puis la retirer du moule lorsqu’elle a atteint le point où elle pouvait se soutenir.

Alors que les organoïdes actuellement utilisés en recherche médicale sont à l’échelle microscopique, la méthode développée par l’équipe de Cambridge pourrait permettre de cultiver des versions d’organes grandeur nature. Leurs résultats sont publiés dans la revue Advanced Science.

Les organoïdes sont de minuscules assemblages cellulaires tridimensionnels qui imitent la disposition cellulaire des organes entièrement développés. Ils peuvent être un moyen utile d’étudier la biologie humaine et comment elle peut mal tourner dans diverses maladies, et éventuellement comment développer des traitements personnalisés ou régénératifs. Cependant, les assembler dans des structures d’organes plus grandes reste un défi.

D’autres équipes de recherche ont expérimenté des techniques d’impression 3D pour développer des mini-organes plus grands, mais ceux-ci nécessitent souvent une structure de support externe.

«Les mini-orgues sont très petits et très fragiles», a déclaré le Dr Yan Yan Shery Huang du département d’ingénierie de Cambridge, qui a codirigé la recherche. “Afin de les étendre, ce qui augmenterait leur utilité dans la recherche médicale, nous devons trouver les bonnes conditions pour aider les cellules à s’auto-organiser.”

Huang et ses collègues ont proposé une nouvelle approche d’ingénierie organoïde appelée Multi-Organoid Patterning and Fusion (MOrPF) pour cultiver une version miniature d’une voie aérienne de souris à l’aide de cellules souches. En utilisant cette technique, les scientifiques ont réalisé un assemblage plus rapide d’organoïdes dans des tubes respiratoires avec des passages ininterrompus. Les mini-voies respiratoires cultivées en utilisant la technique MOrPF ont montré un potentiel de mise à l’échelle pour correspondre aux structures d’organes vivants en taille et en forme, et ont conservé leur forme même en l’absence d’un support externe.

La technique MOrPF comporte plusieurs étapes. Tout d’abord, un moule en polymère – comme une version miniature d’un moule à gâteau ou à gelée – est utilisé pour former un groupe de nombreux petits organoïdes. La grappe est libérée de la moisissure après un jour, puis cultivée pendant encore deux semaines. L’amas devient une seule structure tubulaire, recouverte par une couche externe de cellules des voies respiratoires. Le processus de moulage est juste assez long pour que la couche externe des cellules forme une enveloppe autour de la grappe entière. Au cours des deux semaines de croissance ultérieure, les parois internes disparaissent progressivement, conduisant à une structure tubulaire creuse.

«La maturation progressive des cellules est vraiment importante», a déclaré le Dr Joo-Hyeon Lee de Cambridge’s Wellcome – MRC Cambridge Stem Cell Institute, qui a codirigé la recherche. “Les cellules doivent être bien organisées avant que nous puissions les libérer afin que les structures ne s’effondrent pas.”

La grappe organoïde peut être considérée comme des bulles de savon, initialement emballées ensemble pour former la forme du moule. Afin de fusionner en une seule bulle gigantesque à partir du groupe de bulles compressées, les parois internes doivent être décomposées. Dans le processus MOrPF, les amas organoïdes fusionnés sont libérés du moule pour se développer dans des conditions flottantes et sans échafaudage, de sorte que les cellules formant les parois internes de l’amas fusionné peuvent être retirées du cluster. Le moule peut être fabriqué en différentes tailles ou formes, afin que les chercheurs puissent prédéterminer la forme du mini-orgue fini.

“Ce qui est intéressant, c’est que si vous pensez aux bulles de savon, la grosse bulle qui en résulte est toujours sphérique, mais les propriétés mécaniques spéciales de la membrane cellulaire des organoïdes font que la forme fusionnée résultante préserve la forme du moule”, a déclaré le co-auteur Professeur Eugene Terentjev du laboratoire Cavendish de Cambridge.

L’équipe a déclaré que leur méthode se rapprochait étroitement du processus naturel de formation des tubes d’organes chez certaines espèces animales. Ils espèrent que leur technique aidera à créer des organes biomimétiques pour faciliter la recherche médicale.

Les chercheurs prévoient dans un premier temps d’utiliser leur méthode pour construire un “ organe sur puce ” tridimensionnel, qui permet une surveillance continue en temps réel des cellules, et pourrait être utilisé pour développer de nouveaux traitements contre les maladies tout en réduisant le nombre d’animaux utilisés dans la recherche. . A terme, la technique pourrait également être utilisée avec des cellules souches prélevées sur un patient, afin de développer à l’avenir des traitements personnalisés.

La recherche a été soutenue en partie par le Conseil européen de la recherche, le Wellcome Trust et la Royal Society.

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