Mini órgãos humanos se aproximaram muito de combinar a coisa real

Os órgãos em miniatura têm uma nova linha de vida. Mimando a maneira como os embriões humanos primeiros cultivam vasos sanguíneos, os cientistas cutucam vários tipos de mini órgãos para brotar suas próprias redes vasculares. Também chamado de organoides, os mini órgãos capturam os meandros de suas contrapartes de órgãos naturais, incluindo como crescem, se comunicam e funcionam. Isso os torna perfeitos para pesquisas sobre doenças genéticas e testar novos medicamentos. Mini cérebros, por exemplo, já lançaram luz sobre glioblastoma, um câncer de cérebro mortal e decodificou como o cérebro controla os músculos. Os organóides também podem ajudar a analisar distúrbios genéticos e de desenvolvimento. Eles carregam os mesmos genes que seus doadores – os órgãos de miné são frequentemente desenvolvidos a partir de células da pele – e podem imitar uma ampla gama de doenças herdadas. Eles são especialmente úteis para traçar os primeiros estágios do desenvolvimento humano e podem ajudar a provocar quando e onde as coisas dão errado. Apesar de seu potencial, os mini -órgãos foram assombrados por um problema: eles não têm circulação. Sem embarcações para fornecer oxigênio e nutrientes e lavar os resíduos, os mini órgãos só podem se desenvolver muito. Com o tempo, seu núcleo acaba morre e eles se afastam. Ao analisar os mini órgãos e provocar os genes e proteínas envolvidos na fabricação de vasos, as equipes por trás de dois novos estudos descobriram vários coquetéis químicos para estimular mini corações, fígados, lungs, rins e intestinos de brotos naturais de brotos naturais de brotamentos de sangue. Mini órgãos até o momento. Eles desenvolveram estruturas e células nunca vistas antes no laboratório. As técnicas provavelmente são universais e podem gerar outros mini órgãos com vasos sanguíneos. Uma sangue sangrenta é frequentemente chamada de “elixir da vida” por uma boa razão: nutre todo o corpo com a entrega de oxigênio e nutrientes. Corte o suprimento sanguíneo e a maioria dos órgãos falha. Os organóides são os mesmos. Esses mini órgãos geralmente começam a vida como células da pele, que são então quimicamente transformadas em um estado de células-tronco. Os coquetéis de proteínas levam essas células em uma variedade de mini órgãos ao longo de algumas semanas, agitando suavemente em um biorreator. Com a mistura correta, as células -tronco formam automaticamente estruturas 3D intrincadas, como mini cérebros semelhantes ao segundo trimestre do desenvolvimento fetal humano. Esses organoides têm tipos semelhantes de células cerebrais a seus colegas naturais distribuídos por toda parte e faísca com atividade elétrica. Alguns até bombeam hormônios anti-estresse quando implantados no cérebro de mouse, sugerindo que um dia poderiam um dia substituir os tecidos danificados. Mas a falta de suprimento sanguíneo limita o desenvolvimento organo. Já existem algumas soluções. Uma é incorporar organoides e células endoteliais – células que revestem os vasos sanguíneos – em um gel para que ambos os tipos de células se desenvolvam juntos. Outro usa bioprinting 3D para “escrever” redes de embarcações em pequenos nubs de fígado e cardíaco organoides. Embora sejam promissores, ambos os métodos adicionam complexidade. Os humanos, por outro lado, desenvolvem automaticamente vasos sanguíneos que tecem ao redor e dentro de nossos órgãos à medida que desenvolvemos no útero. Por que não recriar esse processo em um prato – bombeando sangue como um embrião se desenvolve, ele se separa em camadas, cada uma das quais eventualmente se transforma em um órgão diferente. Os vasos sanguíneos e as células cardíacas se originam em uma camada chamada mesoderma. Eles fizeram um pool de células cardiovasculares para bebês – que poderiam se tornar células cardíacas e de vasos – e acrescentaram um coquetel de moléculas e proteínas, ou fatores de crescimento, para empurrá -las em um coração com vasos sanguíneos. Estudos anteriores descobriram que os micropateriais – o posicionamento preciso das células -tronco induzidas em uma superfície – otimizará a otimização dos organoides. A equipe testou quase três dúzias de formulações para transformá -las em mini corações. Eventualmente, estimulou as células -tronco a formar e combinar as células do músculo cardíaco e as células do vaso em uma estrutura coesiva em aproximadamente uma semana. Durante 12 dias, o mini coração se assemelhava ao de um feto humano cerca de três semanas após a concepção. Os vasos sanguíneos integrados às células musculares cardíacas, formando ramos complexos que se espalham por todo o mini coração. Eles continuavam se expandindo de tamanho à medida que os organoides cresciam. Os corações vascularizados mostraram atividade elétrica normal e tocaram uma batida consistente de aproximadamente 50 pulsos por minuto, o que é aproximadamente semelhante ao tecido cardíaco fetal humano doado na cultura. Ambos envolveram múltiplas “assinaturas” de proteína que mudaram ao longo do tempo à medida que os organoides se desenvolveram. A equipe ajustou sua receita orgânica para favorecer o crescimento da embarcação. A nova receita trabalhou para desenvolver mais do que apenas os organoides cardíacos. A equipe também o usou para criar um mini fígado inervado com vasos sanguíneos. Que a mesma combinação de fatores trabalhados sugere que diferentes órgãos têm um “programa de desenvolvimento conservado”, escreveu os autores. O método, então, pode ser usado para criar outros órgãos com vasos. Usando uma tecnologia chamada RNA-seq, eles gravaram quais genes estavam ativos nos organoides pulmonares e intestinais. Isso os levou a descobrir uma proteína chamada BMP que o desenvolvimento de mini-órgãos de tunes finos para permitir o crescimento de vasos sanguíneos saudáveis com ambas as células endoteliais-os revestimentos de vasos sanguíneos-e outros células musculares que os ajudam a se contrair. Os dois tipos de células geralmente estão em desmaios durante o desenvolvimento, cada um requer um tipo diferente de gatilho molecular em um estágio específico. O BMP é como um interruptor para alternar entre os dois estados. Ao cronometrar cuidadosamente o interruptor, a equipe gerou os dois tipos de células em paralelo. Eles usaram essa técnica para fazer um mini pulmão com embarcações. Espalhados em um andaime 3D, os organoides se reuniram espontaneamente em estruturas semelhantes aos sacos alveolares que trocam gás no pulmão. A equipe o transplantou em ratos e descobriu que eles se integraram ao suprimento de sangue de cada host e aumentou o tamanho e a saúde do mini pulmão. Eles também usaram o método para criar mini-integrações vascularizadas, que poderiam ser usadas para testar medicamentos para doenças celíacas e outros problemas relacionados ao intestino. “A vascularização dos organoides é um tópico quente”, disse ao Hospital Geral de Ryuji no Massachusetts para a natureza. O próximo passo testará se os navios podem circular sangue fora de um hospedeiro vivo. Se puderem, os organoides poderiam finalmente cumprir seu potencial como veículos para pesquisa, desenvolvimento de medicamentos e substituição sob demanda de tecidos danificados.

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