在医学科学能够将人体器官生物工程实验室进行治疗前, 还有两个障碍是确保遗传稳定性--因此器官不受肿瘤生长的危险--并产生足够体积和大小的器官组织以维持生存。移植到人。

来自辛辛那提儿童干细胞与 Organoid 医学中心和横滨城市大学 (YCU) 的科学家在干细胞报告中报告了以一种新的生产方法实现这两个目标的生物工程人类肠道和肝脏组织。

研究人员首先采用了遗传和生化操作的多步骤过程, 其中包括基因组蛋白、TGF和WNT, 将人类诱导的多潜能干细胞转化为 CDX2-positive 后肠内胚层祖细胞 (PGECs)。该议定书的目的是模仿自然胚胎发育, CDX2 是一个分子标记发现在肠道组织, 根据孝敬 Takebe, MD, 首席研究员的研究和一名医生在辛辛那提儿童和 YCU。

虽然 PGECs 仍处于胚胎发育阶段, 但它们已经被设定成胃肠道。然而, 在这一点上, 他们并没有特别排队的基因来形成胃, 肝脏或肠道。

接下来, 研究作者使用了额外的一系列渐进性遗传和生化操作, 告诉 PGECs 形成人后肠和肝 organoids。

"与胃肠道 organoids 和由诱导多能干细胞直接产生的肝脏相比, 来自 PGECs 的世代导致了不同组织 GI 类型的健壮和基因稳定的形成, 而不造成良性肿瘤称为畸胎瘤,"第一位作者跑跑了, 博士, 在辛辛那提儿童的研究员。我们的数据还显示, 肝 organoids 从 PGECs 生长, 移植到 immunodeficient 小鼠肝脏疾病增长, 功能良好, 防止肝功能衰竭。

研究数据显示, 大约有20% 的老鼠不接受肝脏 organoid 移植仍然存活了30天, 与大约60% 的接受移植的小鼠相比。

建立一个更好的器官
诱导多潜能干细胞 (iPS) 开始作为成人细胞, 如成熟的皮肤细胞。他们的基因和生化重新编程, 以行动像胚胎干细胞。IPS 细胞有可能成为人体内的任何细胞类型。这使得它们成为研究人类疾病和实验室培养的特定器官系统 (如胃肠道) 的人体组织的不可缺少的工具。

但直接由它们生长的 iPS 细胞和器官组织容易发生遗传变异和染色体不稳定, 从而导致肿瘤形成的可能性。Takebe 和他的合著者说, 使用直接从 iPS 细胞中生长的器官组织的障碍需要不同的方法。

人类 organoids 是在过去的研究中产生的祖细胞, 如在本研究中产生的后肠道内胚层祖先。研究数据表明祖细胞比 iPS 细胞更具有遗传稳定性。但以前的研究, 生物工程 organoids 从祖细胞包括使用动物副产品 (试剂和其他物质)。研究人员称, 这使得 organoids 不安全的治疗用在人们身上。

在这项研究中, 研究人员避免在整个生物工程过程中使用动物副产品。这包括 iPS 细胞的初始规划, 然后他们随后排队成为后肠道内胚层细胞。

大小的重要性
目前的生物工程技术可以安全地培养人体肝脏组织, 以模型和研究特定疾病的进展, 如脂肪肝疾病, 并测试药物, 可以治疗他们。但对于实验室生成的肝 organoids 和其他胃肠 organoids 如肠道, 患者的治疗生存能力要求组织是高度可再生的, 并能够长大足够大。他们还必须发挥足够好的治疗或治疗的医疗条件。

目前研究 PEGC 肝 organoid 组织的数量足以进行小鼠移植。他们还展示了培养高功能性肝细胞的能力, 允许微型肝脏过滤体内的毒素, 也就是器官的主要作用。这在某种程度上表现为在肝 organoids 移植实验小鼠的存活率显著提高。

PGEC 衍生 organoids 也显示了广泛的扩张和伸长潜力。在实验室细胞培养板中, 研究人员产生的无馈线 PEGCs 在1021年被重新镀20次后成倍增加, –demonstrating 了他们的大量生产潜力。

经过这项研究, 研究人员继续改进生物工程过程, 重点是肝脏 organoids。Takebe 说, 该研究小组与日本国家儿童健康与发展中心合作, 准备进行临床试验, 将生物工程肝移植到病人体内。

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