Этот процесс, опубликованный в Интернете в Nature Communications, обеспечивает новую платформу для улучшения скрининга лекарств и открытия новых методов лечения различных заболеваний кишечника, таких как воспалительное заболевание кишечника, рак толстой кишки и муковисцидоз.
Исследователи из Центра регенеративной медицины (CReM) Бостонского университета и Бостонского медицинского центра использовали донорские индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (hiPSC), которые создаются путем перепрограммирования взрослых клеток в примитивное состояние. Для этого исследования эти клетки заставляли дифференцироваться в клетки кишечника с использованием специфических факторов роста, чтобы создать органоиды в геле. Этот новый протокол позволил клеткам развиваться без мезенхимы, что обычно в других протоколах обеспечивает поддержку роста эпителиальных клеток кишечника.
Удалив мезенхиму, исследователи могли изучать исключительно эпителиальные клетки, из которых состоит кишечник.
Кроме того, используя технологию CRISPR, исследователи смогли модифицировать и создать новую линию стволовых клеток ИПСК, которая светилась зеленым светом при дифференцировке в клетки кишечника. Это позволило исследователям проследить процесс дифференциации кишечных клеток in vitro.
«Создание органоидов в нашей лаборатории позволяет нам создавать более точные модели заболеваний, которые используются для тестирования лечения и терапии, нацеленной на конкретный генетический дефект или ткань – и все это возможно без вреда для пациента», – сказал Густаво Мостославский, доктор медицинских наук. , содиректор CReM и профессорско-преподавательский состав отделения гастроэнтерологии Бостонского медицинского центра. "Этот подход позволяет нам определить, какие методы лечения могут быть наиболее эффективными, а какие – неэффективными против болезни."
Используя этот новый протокол, исследователи создали органоиды кишечника из ИПСК, содержащих мутацию, вызывающую кистозный фиброз, который обычно поражает несколько органов, включая желудочно-кишечный тракт. Используя технологию CRISPR, исследователи исправили мутацию органоидов кишечника. Органоиды кишечника с мутацией не реагировали на лекарство, в то время как генетически скорректированные клетки действительно реагировали, демонстрируя их будущий потенциал для моделирования заболеваний и терапевтического скрининга.
Протокол, разработанный в этом исследовании, предоставляет убедительные доказательства продолжения использования ИПСК человека для изучения развития на клеточном уровне, тканевой инженерии и моделирования заболеваний с целью углубления понимания – и возможностей – регенеративной медицины.
«Я надеюсь, что это исследование поможет продвинуть наше коллективное понимание того, как болезни влияют на желудочно-кишечный тракт на клеточном уровне», – сказал Мостославский, который также является доцентом медицины и микробиологии Медицинской школы Бостонского университета. «Непрерывное развитие новых методов создания высокодифференцированных клеток, которые можно использовать для разработки моделей заболеваний в лабораторных условиях, проложит путь для разработки более целенаправленных подходов к лечению множества различных заболеваний."