Organoid Fortschritte: Wie man einen Magen im Labor anbaut

Wissenschaftler vom Cincinnati Kinderkrankenhaus in Ohio haben einen Weg entwickelt, wie Zellen aus der Magen-Corpus / Fundus-Region im Labor gezüchtet werden können. Diese Miniaturorgane könnten bei der Erforschung häufiger Magen-Darm-Erkrankungen helfen und die Arzneimittelforschung verbessern.
Ein Mikroskopbild zeigt die manipulierten menschlichen Magengewebe aus der Corpus / Fundus-Region.
Bildnachweis: Cincinnati Children's

Magenbedingte Erkrankungen sind häufig und betreffen Millionen von Menschen. Schätzungsweise 25 Prozent der Menschen in den Vereinigten Staaten sind von Magen-Darm-Erkrankungen betroffen.

Weltweit ist Magenkrebs die dritthäufigste Ursache krebsbedingter Todesfälle.

Um neue Medikamente zu testen und ein besseres Verständnis der Mechanismen der Magenerkrankung zu bekommen, ist es wichtig, ein zuverlässiges Modell des arbeitenden menschlichen Magens zu haben.

Obwohl es eine Reihe von Tiermodellen für gastrointestinale Erkrankungen des Menschen gibt, können sie zeitaufwendig und kompliziert zu verwenden sein.

Forschungsleiter Jim Wells, Ph.D., Direktor der Pluripotent Stem Cell Facility bei Cincinnati Children's, hat es sich zur Aufgabe gemacht, zuverlässige, konsistente Modelle der Organe zu entwickeln, die an der Verdauung beteiligt sind - insbesondere Darm, Magen, Bauchspeicheldrüse und Speiseröhre .

Sein Team hat Wege entwickelt, pluripotente Stammzellen für den Organaufbau zu nutzen. Pluripotente Stammzellen sind undifferenziert - mit anderen Worten, sie haben die Fähigkeit, sich zu einem beliebigen Zelltyp im Körper zu entwickeln.

Vor zwei Jahren lernten Wells und sein Team, wie man pluripotente Stammzellen verwenden kann, um einen Teil des Magens zu erzeugen, der für die Produktion von Hormonen verantwortlich ist. Diese Region wird Antrum genannt.

Wächst einen neuen Magenabschnitt

Diese Woche wurde ein Bericht in der Zeitschrift veröffentlicht Natur beschreibt, wie das Team kürzlich eine Methode entwickelt hat, um die Magenkorpus- / Fundusregion zu vergrößern. Dies ist der oberste Abschnitt des Magens, in der Nähe des Herzschließmuskels, wo das Organ an der Speiseröhre befestigt ist.

"Jetzt, da wir sowohl antrum- als auch corpus / fundic-artige menschliche Magen-Mini-Organe anbauen können, ist es möglich zu untersuchen, wie diese menschlichen Magengewebe physiologisch interagieren, unterschiedlich auf Infektion, Verletzung reagieren und auf pharmakologische Behandlungen reagieren."

Jim Wells, Ph.D.

Diese Entdeckung ist die neueste in einer langen Reihe von Studien aus Wells Labor, um pluripotente Stammzellen zu nutzen. Sie spezialisieren sich auf das Züchten von Organoiden, die vereinfachte Versionen von menschlichen Organen sind, die eine realistische Anatomie zeigen, wenn auch in einem viel kleineren Maßstab.

Zum Beispiel entwickelten sie erfolgreich den menschlichen Darm mit einem enterischen Nervensystem, das in der Lage war, Nährstoffe aufzunehmen und Peristaltik (die Kontraktionen, die Nahrung entlang des Darms bewegen) durchzuführen.

Ihr neues Verfahren führt pluripotente Stammzellen durch natürliche Entwicklungsstadien und verwandelt sie in nur 6 Wochen in menschliche Fundusorganoide.

Die Herausforderungen beim Anbau eines neuen Organtyps

Eines der frühen Probleme, mit denen Wells und sein Team konfrontiert waren, war die minimale Information über die Embryologie des Magens - niemand weiß genau, wie sie sich entwickelt. Wells erklärt: "Wir konnten in einer Petrischale kein menschliches Magengewebe herstellen, bis wir zum ersten Mal festgestellt haben, wie sich der Magen normalerweise im Embryo bildet."

Zunächst musste das Team in die Genetik eindringen, die an der Entwicklung von Mausembryonen beteiligt ist.

Diese frühen Arbeiten zeigten, dass der genetische WNT / ?-Catenin-Signalweg besonders wichtig für die Entwicklung der Corpus / Fundus-Region ist. Mit dieser Entdeckung manipulierten sie den WNT / ?-Catenin-Signalweg in pluripotenten Stammzellen im Labor und lösten damit die Bildung von humanen Fundusorganoiden aus.

Zusätzlich zum WNT / ?-Catenin-Signalweg musste das Team auch andere molekulare Signale replizieren, um die Bildung spezifischer Zelltypen zu steuern, die natürlicherweise in der Korpus- / Fundusregion auftreten. Zu diesen spezifischen Zelltypen gehören die Hauptzellen, die für die Produktion von Pepsin (einem Enzym, das Proteine ??abbaut) und Parietalzellen verantwortlich sind, die Salzsäure und Intrinsic-Faktor (wichtig für die Absorption von B-12) produzieren.

Das Team wird nun mit ihrem neuen Modell beginnen, menschliche Krankheiten zu untersuchen, indem sie sie in Mäuse-Modelle einpflanzen. Zum Beispiel planen sie zu beobachten, wie die Fundusorganoide reagieren Helicobacter pylori Bakterien - die Ursache von Magengeschwüren und chronischer Gastritis und ein signifikanter Risikofaktor für die Entwicklung von Magenkrebs.

Nachdem das Team Zugang zu einem Magen- und Darmmodell hat, hoffen sie nun zu studieren, wie Nährstoffe aufgenommen werden, wie der Körper die Verdauung steuert und eine Reihe von Darmerkrankungen.

Wenn die Technologie Fortschritte macht und die resultierenden Organoide immer naturalistischer werden, wird die Erforschung von Magen-Darm-Zuständen einfacher, schneller und produktiver.

Erfahren Sie, wie Wissenschaftler Insulin-produzierende Mini-Mägen verwenden, um Diabetes zu untersuchen.

Erste erfolgreiche Feldversuche von Ebola-Impfstoff gemeldet

Die Feldversuche mit einem neuen Impfstoff gegen Ebola in Guinea, Westafrika - genannt rVSV-ZEBOV - haben gezeigt, dass es beim Schutz von Individuen und bei der Verbreitung des tödlichen Virus wirksam ist. Der kürzlich entwickelte Impfstoff rVSV-ZEBOV ist einer von zwei, die beim Menschen vorläufig getestet wurden.

(Health)

Neue Blood Sugar Testing Techniken besser als ältere

Laut der neuen Johns Hopkins Forschung veröffentlicht online in der 10. Juli Ausgabe der Annals of Internal Medicine, neuere Technologien entwickelt, um Diabetes Typ 1 Patienten zu unterstützen Blutzuckerspiegel überwachen täglich sind herkömmlichen Methoden überlegen und erfordern weniger, schmerzhafte Stiche einer Nadel. Die Ergebnisse zeigen, dass Diabetes-Patienten, die eine Insulinpumpe verwenden, trotz der höheren Kosten dieser diabetischen Kontrolltechnologien mit ihrer Therapie und Lebensqualität zufriedener sind als diejenigen, die sich jeden Tag mehrere Insulinspritzen verabreichen müssen.

(Health)