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工程师们种植模仿真实事物的胰腺“类器官”

更新日期:2022/4/26 14:56:17   来源:大东童鞋   

导读:麻省理工学院的工程师与英国曼彻斯特癌症研究所的科学家合作,开发了一种使用健康或癌性胰腺细胞生长胰腺微小复制品的新方法。他们的新模型可以帮助研究人员开发和测试胰腺癌的潜在药物,胰腺癌是目前最难治疗的癌症类型之一。

      麻省理工学院的工程师与英国曼彻斯特癌症研究所的科学家合作,开发了一种使用健康或癌性胰腺细胞生长胰腺微小复制品的新方法。他们的新模型可以帮助研究人员开发和测试胰腺癌的潜在药物,胰腺癌是目前最难治疗的癌症类型之一。

  使用模仿胰腺周围细胞外环境的专用凝胶,研究人员能够生长胰腺“类有机体”,使他们能够研究胰腺肿瘤与其环境之间的重要相互作用。与现在用于生长组织的一些凝胶不同,新的麻省理工学院凝胶是完全合成的,易于组装,每次都可以以一致的成分生产。

  工程学院教学创新教授、生物工程和机械工程教授Linda Griffith说,可重现性是一个主要问题。研究界一直在寻找方法对这类类有机体进行更有条不紊的培养,特别是控制微环境。

  研究人员还表明,他们的新凝胶可用于生长其他类型的组织,包括肠道和子宫内膜组织。

  Griffith和英国曼彻斯特癌症研究所的组长Claus Jorgensen是这篇论文的高级作者,该论文今天出现在《自然材料》上。主演是Christopher Below,他是英国曼彻斯特癌症研究所的前研究生。

  模仿微观环境

  传统上,实验室使用商业上可用的组织衍生凝胶在实验室盘子中种植类有机物。然而,格里菲斯说,由于使用最广泛的商业凝胶是从小鼠生长的肿瘤中提取的蛋白质、蛋白聚糖和生长因子的复杂混合物,因此它因地段而异,并存在不良成分。它也不总是允许多种类型的细胞生长。大约10年前,格里菲斯的实验室开始设计一种合成凝胶,可用于生长上皮细胞,上皮细胞与其他支持细胞一起形成排列在大多数器官上的床单。

  他们开发的凝胶基于聚乙二醇(PEG),这是一种通常用于医疗应用的聚合物,因为它不与活细胞相互作用。通过研究围绕人体器官的细胞外基质的生化和生物物理特性,研究人员能够确定它们可以融入PEG凝胶的特征,以帮助细胞在其中生长。

  一个关键特征是存在称为肽配体的分子,这些分子与称为整合素的细胞表面蛋白质相互作用。配体和整合素之间的粘性结合使细胞粘附在凝胶上并形成类器官。研究人员发现,将来自纤维支气和胶原蛋白的小合成肽纳入凝胶中,可以使他们生长各种上皮组织,包括肠道组织。它们表明,被称为基质细胞的辅助细胞以及免疫细胞也可以在这种环境中茁壮成长。

  在这项新研究中,Griffith和Jorgensen想看看凝胶是否也可用于支持正常胰腺类器官和胰腺肿瘤的生长。传统上,很难以复制癌细胞和支撑环境的方式生长胰腺组织,因为一旦胰腺肿瘤细胞从体内移除,它们就会失去其独特的癌症特征。

  Griffith的实验室开发了一种生产新凝胶的协议,然后与研究胰腺癌生物学的Jorgensen实验室合作进行测试。Jorgensen和他的学生能够生产凝胶,并使用从小鼠身上提取的健康或癌性胰腺细胞来生长胰腺类器官。

  Jorgensen说,我们从Linda那里得到了协议,我们拿到了试剂,然后它就起作用了。我认为这充分说明了该系统的鲁棒性,以及在实验室中实施起来有多容易。

  他说,他们尝试过的其他方法过于复杂,或者没有概括活组织中看到的微环境。使用这种凝胶,Jorgensen的实验室能够将胰腺类器官与他们在活小鼠身上研究的组织进行比较,他们发现肿瘤类器官表达了许多与胰腺肿瘤中看到的许多相同的整合素。此外,通常围绕肿瘤的其他类型的细胞,包括巨噬细胞(一种免疫细胞)和成纤维细胞(一种支持细胞),也能够在微环境中生长。

  患者源性细胞

  研究人员还表明,他们可以使用凝胶从患者的胰腺癌细胞中生长类器官。他们认为它也可用于研究肺癌、结直肠癌和其他癌症。这些系统可用于分析潜在的癌症药物如何影响肿瘤及其微环境。

  格里菲斯还计划使用凝胶来生长和研究子宫内膜异位症患者的组织,这种情况会导致子宫内膜内的组织在子宫外生长。这可能会导致疼痛,有时甚至导致不孕不育。

  新凝胶的优点之一是它是完全合成的,可以通过将特定的前体(包括PEG和一些多肽)混合在一起,在实验室中轻松制作。研究人员已经申请了该技术的专利,并正在将其授权给一家可以商业生产凝胶的公司。

  这项研究由英国癌症研究、罗斯特里斯信托、欧洲研究理事会巩固者奖、国家科学基金会、国家卫生研究院和国防高级研究项目局资助。

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