"Lego-stapeln" Technik könnte helfen Wissenschaftler wachsen menschliche Organe
Durch Stapeln menschlicher Zellen zusammen wie Legosteine haben Wissenschaftler eine Methode zum Erstellen von winzigen, 3D Modelle von menschlichem Gewebe gefunden.
Der Vorschuss kann Wissenschaftler maßgeschneiderte Medikamente zu testen, bevor die Injektion von ihnen in einen Patienten aktivieren und letztlich um ganze menschliche Organe zu züchten, sagen die Wissenschaftler.
Die größte Schwierigkeit, die Wissenschaftler, im Orgelbau konfrontiert sind positioniert richtig viele Zelltypen, die bestimmten Organgewebe darstellen. Die neue Technik überwindet diese Herausforderung mit Fragmente von DNA einer Zelle zur nächsten selektiv Riegel.
"Die kommunizierenden Zellen im Ort so, dass nur die richtigen Zellen berühren und miteinander reden ist hart. Wir haben herausgefunden, eine gute Möglichkeit dies zu tun,"sagte Zev Gartner, Associate Professor für pharmazeutische Chemie an der University of California, San Francisco (UCSF) und senior-Autor der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Nature Methods (Aug. 31) heute. [Top 3 Techniken für das Erstellen von Organen im Labor]
Gartner sagt, dass Wissenschaftler immer noch Jahre davon entfernt wachsen ganze Organe um Kranke zu ersetzen sind. Aber seit 2013 Wissenschaftler habe die Schaffung Organellen, wie sie es nennen – Labor-gewachsen und teilweise funktionsfähig Miniatur Organe.
Diese Organellen könnte nützlich nicht nur für das Studium, wie Natur Geweben und Organen, sondern auch für das Testen von personalisierten Medikamenten montiert sein. Gartner sieht zum Beispiel mit Zellen aus einer Brustkrebspatientin Milchdrüsen um eine Miniatur-Brustdrüse im Labor testen zu bauen, welche Krebs-Medikamente die beste Chance für den Erfolg haben.
Als ein Proof of Concept erstellt Gartners Team mehrere Arten von Organellen, einschließlich der Kapillaren und eine menschliche Brustdrüse, jeweils mit Hunderten von Zellen.
Solch eine organoide lässt Wissenschaftler "Fragen zu komplexen menschlichen Geweben stellen ohne Experimente am Menschen zu tun", sagte Michael Todhunter, wer leitete das Projekt mit ein anderer Forscher, Noel Jee, beide waren Studenten an der UCSF.
Es gibt viele Zelltypen in einem Organ wie eine Brustdrüse – z. B. Blutgefäßzellen, Fettzellen, Bindegewebe Zellen, sogenannte Fibroblasten, weiße Blutkörperchen und andere. Um die Zellen in eine organoide richtig zu ordnen, die Wissenschaftler zunächst Ausschnitte der synthetischen, Einzel-Strang DNA-Moleküle erstellt und ihnen in Zellmembranen eingebettet, so dass jeder Zelle etwas "behaart," mit baumelnden Stränge der DNA wurde.
Die DNA verhielt sich wie Klettverschluss Nähte. Zellen mit komplementären DNA-Stränge eingeklinkt zusammen, während Zellen mit noncomplementary DNA nur von einem anderen purzelte. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler steuern, welche Zellen stecken.
Schicht von Schicht, die Wissenschaftler eine dreidimensionale Orgel Modell erstellt. Der gesamte Prozess des Aufbaus eine organoide mit Hunderten von funktionellen Zellen nur wenige Stunden dauerte, sagte Gartner.
Die Wissenschaftler nennen die Technik DNA programmiert Montage von Zellen oder DPAC.
Allerdings gibt es Grenzen, die verhindern, dass die DPAC-Technik am laufenden Band ganze Organe, Gartner hingewiesen.
"Wir können Gewebe, die mehrere Zentimeter... und tatsächlich haben Hunderttausende von Zellen bilden – vielleicht sogar Millionen," sagte Gartner. "sie können nur jedoch rund 50 bis 100 Mikrometer dick," sagte er. (Zum Vergleich: das durchschnittliche menschliche Haar ist etwa 100 Mikrometer dick.)
Der Grund, warum, den die Forscher größere und dickere Gewebe machen können, ist, dass die Zellen im Inneren der organoide müssten, Sauerstoff und Nährstoffe, die aus den Blutgefäßen kommen. "Wir arbeiten sind auf den Aufbau von funktionalen Blutgefäße in diese Gewebe", sagt Gartner. "Wir können die richtigen Zellen in der richtigen Position bekommen aber noch nicht herausgefunden, wie man sie mit Blut oder Ersatz perfundieren effizient noch."
Allerdings die Wissenschaftler die Kombination DPAC mit 3D-Druck und Stammzell Technologien könnten ihnen beginnen, einige dieser Einschränkungen zu bewältigen helfen.
Folgen Sie Christopher Wanjek @wanjek für tägliche Tweets auf Gesundheit und Wissenschaft mit einem humorvollen Rand. Wanjek ist der Autor von "Food at Work" und "Schlechte Medizin." Seine Kolumne, schlechte Medizin erscheint regelmäßig auf Leben-Wissenschaft.