下一代瀑样生长和功能像真正的组织

瀑样正在迅速成为现代生命科学的先进的工具。这个想法是使用干细胞构建微型组织和器官,准确的像和像真正的同行。

从基础生物研究药物开发和测试,瀑样可以补充动物实验通过提供健康或患病的人体组织,加速漫长的旅程,从实验室到临床试验。除此之外,还有使用的可能性瀑样技术在未来取代受损组织或器官通过茎细胞从病人和成长成一个新的肝脏、心脏、肾脏或肺部。

到目前为止,建立的方法使瀑样有相当大的缺点:干细胞发展失控成圆形和封闭的组织,有一个短的寿命,以及non-physiological大小和形状,所有这些导致整体解剖现实不一致和/或生理器官。

现在,科学家集团为首的马提亚Lutolf EPFL生物工程研究所的已经找到一种方法来指导干细胞形成一个肠道瀑样外观和功能就像一个真正的组织。发表在自然,该方法利用干细胞生长和组织自身的能力在管状支架,模仿本土的表面组织,放置在一个微流控芯片。

欧洲研究人员使用激光雕刻这gut-shaped水凝胶支架,一个软交联蛋白在肠道细胞外基质支持原生细胞组织。除了的基质干细胞会增长,因此,水凝胶还提供了形式或“几何”,构建最终的肠道组织。

一旦播种gut-like脚手架,数小时内,干细胞蔓延,形成一层连续的细胞以其地下室结构和villus-like域特征。接着惊喜:科学家发现,干细胞自动排列以形成功能小肠道。

“就像水凝胶支架的几何形状,crypt-shaped蛀牙,直接影响干细胞的行为,使他们保持在蛀牙和分化的地区外,就像在本地组织,“Lutolf说。干细胞不仅采用支架的形状,他们生产的所有关键的差异化细胞类型发现在现实的直觉,一些罕见的和专门的细胞类型通常不瀑样中找到。

肠组织细胞营业额率最高的是已知的身体,导致大量脱落坏死细胞腔的积累经典瀑样成长为封闭的领域,需要每周分解成小片段来维护他们的文化。“微流控系统的介绍让我们有效地散布这些mini-guts并建立一个长期稳态瀑样系统细胞出生和死亡的平衡,”麦克尼克拉艾说,论文的第一作者。

研究人员表明,这些微型肠道与体内同行分享许多功能特性。例如,他们巨大的组织损伤后可以再生,可用于模型炎症过程或宿主交互之前不可能在某种程度上与其他组织在实验室生长模型。

此外,这种方法广泛适用于小型的生长组织干细胞来源于其他器官如肺、肝脏和胰腺,从人类患者的活检。“我们的工作表明,组织工程可用于控制瀑样开发和构建下一代瀑样高生理相关性、开放疾病建模、激动人心的观点药物发现、诊断和再生医学”Lutolf说。

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