Ein Organoid M Lancaster / MRC-LMB
Ein ganzes System von Miniaturorganen, bekannt als "Organoide", wurde von Wissenschaftlern an der Wake Forest Institut für Regenerative Medizin . Damit haben sie das weltweit fortschrittlichste Labormodell des menschlichen Körpers gebaut.
Der springende Punkt des Systems ist, dass diese winzigen Organe oder "Organoide" erfolgreich bestimmen können, ob ein pharmazeutisches Produkt für den menschlichen Körper toxisch ist oder nicht, was auch dazu beitragen würde, Tierversuchen ein Ende zu setzen. Die Welt der Organoideist nicht ganz neu, das Wake Forest-Experiment wurde jedoch als bezeichnet "Das weltweit ausgefeilteste Labormodell des menschlichen Körpers."
Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Biofabrikation .
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Erforschung und Entwicklung neuer Medikamente
Die Entwicklung neuer Medikamente erfordert viel Geld, Zeit und manchmal das Leben vieler Tiere. Laut einem in der American Journal of Gastroenterology kostet es schätzungsweise 868 Millionen US-Dollar zu 1,24 Milliarden US-Dollar um ein Medikament zu entwickeln. Noch entmutigender ist es, wenn Medikamente, die viel Zeit, Mühe, Geld und Tierleben gekostet haben, aus dem Regal genommen werden müssen, da sie nicht ausreichend vorhersagen können, ob die Substanz für den Menschen toxisch ist oder nichtauf längere Sicht. Jetzt kann eine winzige Innovation einige große Antworten liefern.
Forscher des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine und Ohio State University haben ein komplettes System entwickelt, das menschliche Organe in mikroskopischen Größen nachbildet. Alles von der Leber über das Herz bis zur Lunge kann in winzigen Größen nachgebildet werden, um Arzneimittel zu verbessern, die Tests durchführen möchten, für die derzeit Petrischalen oder Tiere erforderlich sind.
Das System wurde dann auf einen Computerchip eingebettet.
"Wir haben versucht, die Organe so zu gestalten, wie sie in Ihnen aussehen, sehr ähnlich wie sie auf der Makroskala aussehen würden, wenn wir sie in Sie implantieren würden", so der Co-Autor der Studie, Anthony Atala, Vorsitzender und InstitutDirektor des Wake Forest Institute für Regenerative Medizin sagte Beliebte Mechanik .
Organoide
Diese Mini-Organe wurden als "Organoide" bezeichnet und sind 3D-Gewebekulturen die aus Stammzellen stammen. Um abzuschätzen, wie klein diese sind, reichen sie von einer Größe von weniger als der Breite einer Haarsträhne bis zu fünf Millimeter .
Dies ist nicht das erste Mal, dass Forscher Organoide in einem Labor herstellen. Atala selbst arbeitet seit Anfang der 2000er Jahre an Organoiden. Dies ist jedoch das erste Mal, dass sie erfolgreich Toxizitätsniveaus für den Menschen nachweisen konnten.
Atala und sein Team konzentrierte sich darauf, ein System aufzubauen, das dem realen menschlichen System so nahe wie möglich kommt. Zum Beispiel pumpt das organoide Herz grob 60 Mal pro Minute, ähnlich dem menschlichen Herzen. Die menschliche Leber enthält fünf Hauptzelltypen wie auch das organoide.
Sobald die Organoide gezüchtet sind, können die Forscher Tests mit ihnen durchführen. Hier könnten Tierversuche ausgerottet werden.
Atala erwähnt "Wir können Chemotherapien testen, um festzustellen, welche für einen bestimmten Patienten am besten geeignet sind. Dies ist ideal für die personalisierte Medizin." Dies ist ein großer Fortschritt auf dem Gebiet der Medizin.
Wie schaffen sie diese winzigen Organe?
Interessanterweise können die Grundlagen für die Organoidforschung auf das Jahr 1906 zurückgeführt werden, als Ross Granville Harrison erstmals eine dreidimensionale Zellkulturmethode namens "hängender Tropfen" für die Untersuchung embryonaler Gewebe adaptierte.
Für die Uneingeweihten war Harrison ein amerikanischer Biologe und Anatom, dem das Wachstum der ersten künstlichen Nervengewebekultur zugeschrieben wird. Seine Beiträge wären der Wegweiser zur Entdeckung des Nervenwachstumsfaktors in den 1950er Jahren, einem wichtigen Baustein für unsereUntersuchung von Stammzellen heute. In den letzten 15 Jahren können Organe in einem Labor gezüchtet werden, obwohl es immer noch Einschränkungen gibt, und das Feld ist weiterhin innovativ.
Aber wie machen sie das? In einer Laborumgebung müssen Forscher zuerst kleine Proben von isolieren menschliche Organe und Gewebe, um sicherzustellen, dass winzige Organe die gleiche Funktionalität haben. Was bedeutet das? Wie oben erwähnt, würde ein organoides Herz mit der gleichen Geschwindigkeit pumpen wie ein menschliches Herz. Deshalb die Welt vonwinzige Organe ist so aufregend.
Andere Forschungsteams außerhalb der Ohio State University und des Wake Forest Institute für Regenerative Medizin haben ebenfalls Organoide entwickelt. Zusätzlich zum Miniaturlabormodell des menschlichen Körpers, das zum Testen von Arzneimitteln nützlich ist, können Organoide auch als Organ fungierenErsatz.
Was sind die Forscher bisher gewachsen?
Ein Paar kompakte Nieren
Das Zentrum für Regenerative Medizin schuf ein Paar von im Labor gezüchteten Nierenorganoiden, die im Labor gezüchtet wurden. Diese Organe wurden dann von Forschern in Ratten transplantiert. zum Forschungsartikel wo die Studie im Detail erwähnt wird, "Ungefähr 100.000 Personen in den USA warten derzeit auf eine Nierentransplantation und 400.000 Personen leben mit Nierenerkrankungen im Endstadium, die eine Hämodialyse erfordern. "
Transplantierbare, dauerhaft austauschbare Nieren würde helfen, dieses aktuelle Problem anzugehen Um dies zu tun, müsste das biotechnologisch hergestellte Transplantat die Architektur und Funktion der Niere haben und Perfusion, Filtration, Sekretion, Absorption und Drainage von Urin ermöglichen.
Vor allem müsste es mit dem Empfänger kompatibel sein, um eine Abstoßung zu vermeiden. Die Forscher konnten nicht nur diese winzigen Nieren erzeugen und in Ratten transplantieren, sondern bei der Transplantation der Niere konnten die neuen Organe Blut filtern und produzierenUrin erfolgreich.
Die süßesten winzigen Leberorganoide
Die MRC-Zentrum für Regenerative Medizin hat auch in der Welt der Organoide Fortschritte gemacht und winzige Lebern geschaffen. In der Studie konnten Forscher Leberstämme oder hepatische Vorläuferzellen nehmen, um beschädigte Lebern in Mäusen nachwachsen zu lassen. Wie funktionierte dies? Forscher extrahierten Stammzellen auseine Gruppe gesunder Mäuse. Dann nahmen sie diese Zellen und ließen sie im Labor reifen. Sobald sie reif waren, wurden die Zellen ohne Leberversagen wieder in die Mäuse transplantiert. Der gesamte Prozess dauerte ungefähr drei Monate.
Erstellen von Darmorganoiden
Forscher bei Cincinnati Kinderkrankenhaus Medical Center haben organoiden Darm gewachsen.
Mit pluripotenten Stammzellen konnten die Forscher im Labor menschliches Darmgewebe züchten. Im Vergleich zu anderen in diesem Artikel erwähnten Prozessen haben sie jedoch etwas anderes getan. Um das Gewebe dazu zu bringen, die adulte Gewebearchitektur anzunehmen, haben die Forscher das Gewebe transplantiertdie Niere einer Maus, wo sie im Tier gereift ist.
Forscher des Cincinnati Children's Hospital Medical Center hoffen, dass diese Methode letztendlich weltweit zur Behandlung von Magen-Darm-Erkrankungen eingesetzt werden kann.
Und können wir winzige Mägen wachsen lassen?
Ja, das können wir. Erstellt auch von einem Forschungsteam im Cincinnati Children's Hospital Medical Center. Forscher haben einen Weg gefunden, dreidimensionales Magengewebe zu züchten . Der Prozess beinhaltet, menschliche pluripotente Stammzellen zu Magenzellen zu überreden. Das Ergebnis: Organoide mit einem Durchmesser von nur drei Millimetern. Winzige Organe wie diese könnten verwendet werden, um verschiedene Krankheitsmodelle und ihre Auswirkungen auf den Magen zu untersuchen.
Nach dem Forschungsteam "Magenerkrankungen, einschließlich Ulkuskrankheit und Magenkrebs, betreffen 10% der Weltbevölkerung und sind größtenteils auf eine chronische Helicobacter pylori-Infektion zurückzuführen.
Speziesunterschiede in der Embryonalentwicklung und der Architektur des erwachsenen Magens machen Tiermodelle für die Untersuchung der Organogenese und Pathogenese des menschlichen Magens suboptimal, und es gibt kein experimentelles Modell der normalen menschlichen Magenschleimhaut. "
Organoide könnten Tierversuche eliminieren
Die dunklere Seite von Drogentests umfasst normalerweise Tierversuche. Für Uneingeweihte konzentrieren sich Tierversuche häufig auf die Verfahren, die an lebenden Tieren durchgeführt werden, um die Grundlagen der Biologie und Krankheiten zu erforschen, die Wirksamkeit neuer Arzneimittel zu bewerten und die Gesundheit und Gesundheit zu testenUmweltsicherheit von Verbraucher- und Industrieprodukten.
Dies kann Kosmetika, Haushaltsreiniger, Lebensmittelzusatzstoffe, Pharmazeutika und Industrie- / Agrochemikalien umfassen.
Leider neigen Tiere, die Teil dieser Verfahren sind, dazu, getötet zu werden oder können sogar in anderen Experimenten wiederverwendet werden. Humane Society International , eine geschätzte 115 Millionen Tiere werden jedes Jahr weltweit getestet.
Da in Labors auf der ganzen Welt immer mehr winzige Organe entwickelt werden, können wir die ethischen Herausforderungen von langsam angehen. Tierversuche während gleichzeitig bessere und sicherere Medikamente für den Menschen geschaffen werden. Noch mehr ist die Welt der Organoide ein Vorläufer des kommenden Zeitalters laborfertiger Organtransplantationen.
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