Lectura recomendada """ " Progreso de la investigación de la tecnología de chips de órganos e informe de datos de investigación de la cadena industrial Edición 2023"
【1】Se pueden usar nuevos organoides de hígado graso humano para la detección CRISPR
El 23 de febrero de 2023, el equipo de Hans Clevers publicó un artículo de investigación titulado: Los organoides de hepatocitos humanos diseñados permiten el descubrimiento de objetivos basados en CRISPR y la detección de fármacos para la esteatosis en la revista Nature Biotechnology.
El estudio estableció nuevos modelos de organoides de hígado graso humano y utilizó estos modelos de organoides para dilucidar las respuestas a los medicamentos. También estableció una plataforma de detección CRISPR basada en los organoides y evaluó con éxito nuevos objetivos potenciales para el tratamiento del hígado graso: el gen FADS2. Estos modelos de organoides y plataformas de detección ayudarán en la prueba y el desarrollo de nuevos medicamentos para tratar el hígado graso y contribuirán a una mejor comprensión de la biología de la enfermedad.
En este estudio, el equipo de investigación creó tres modelos de organoides para capturar diferentes factores desencadenantes del desarrollo del hígado graso. Primero, simularon una dieta de estilo occidental con mezclas de ácidos grasos y fueron testigos del rápido desarrollo de los organoides del hígado graso. Luego, el equipo de investigación utilizó Prime Editing para introducir la mutación genética de riesgo más alto para el hígado graso (PNPLA3 I148M) en el sistema de organoides, y los organoides con esta mutación mostraron grasa más severa que aquellos sin acumulación. Finalmente, el equipo de investigación utilizó CRISPR-Cas9 para modelar enfermedades lipídicas genéticas para estudiar cómo estas enfermedades afectan el desarrollo del hígado graso, un hígado graso grave que se desarrolla espontáneamente en estos organoides mutantes debido a la acumulación de grasa derivada del azúcar.
Luego, el equipo de investigación evaluó una gran cantidad de candidatos a fármacos para el tratamiento del hígado graso en el modelo organoide recientemente desarrollado. Curiosamente, su estudio observó que diferentes modelos de organoides de hígado graso respondían de manera muy similar a la droga. Por lo tanto, pudieron identificar medicamentos que eran efectivos en todos los modelos.
Los resultados de los experimentos mostraron que estos potentes fármacos funcionan a través de un mecanismo común, que consiste en evitar la formación de lípidos a partir del azúcar. Su estudio también observó que los organoides con las mutaciones de mayor riesgo de hígado graso respondieron de manera diferente a todos los medicamentos que los organoides sin mutaciones, lo que sugiere que los organoides podrían servir como herramientas para la medicina personalizada.
El equipo de investigación pasó a establecer una plataforma de detección genética utilizando modelos organoides para identificar nuevos genes que desempeñan un papel en la enfermedad del hígado graso. Los investigadores desarrollaron sus organoides en una plataforma de detección CRISPR llamada FatTracer. Usaron esta plataforma para estudiar el efecto de la eliminación de un gen específico en el fenotipo del hígado graso, que se pudo visualizar en tiempo real durante 20 días.
Usando esta plataforma de detección FatTracer, el equipo de investigación evaluó 35 genes candidatos relacionados con el metabolismo de los lípidos y/o NAFLD, y descubrió que el gen FADS2 (que expresa la desaturasa 2 de ácidos grasos) es un nuevo gen clave relacionado con la enfermedad del hígado graso, la eliminación de FADS2 El gen resultó en un gran aumento del contenido de grasa en los organoides.
[2] La tasa de precisión general de los organoides para el cáncer de pulmón en la predicción de la eficacia clínica llega al 83,3 %.
2023-02-27 informó que recientemente, investigadores del Instituto Provincial de Cáncer de Pulmón de Guangdong y sus colaboradores publicaron un artículo titulado "Uso de organoides derivados de pacientes para predecir la respuesta tumoral del cáncer de pulmón metastásico o localmente avanzado: un estudio del mundo real". El estudio utiliza organoides derivados de pacientes para predecir la eficacia tumoral en el cáncer de pulmón localmente avanzado o metastásico, que actualmente es la mayor cohorte publicada de organoides de cáncer de pulmón en todo el mundo.
En este estudio, los investigadores generaron 214 organoides de cáncer de 107 pacientes con cáncer avanzado, con una tasa de éxito general del 75,7 % (162/214), de los cuales 212 eran organoides de cáncer de pulmón (LCO), principalmente derivados de exudado seroso maligno (MSE). . Además, los investigadores realizaron pruebas de sensibilidad a los fármacos organoides del cáncer de pulmón (LCO-DST) frente a la quimioterapia y la terapia dirigida en un estudio del mundo real para predecir la respuesta clínica a los tratamientos correspondientes. Para verificar la concordancia de los perfiles genómicos entre el exudado seroso maligno y los organoides de cáncer de pulmón derivados del exudado seroso maligno, los investigadores realizaron la secuenciación de próxima generación en 25 pacientes y analizaron muestras de organoides de cáncer de pulmón y efusión. la siguiente figura. Estos datos mostraron una sensibilidad variable del 70,5 % (93/132) y un valor predictivo positivo del 69,4 % (93/134) en muestras de organoides de cáncer de pulmón.
En resumen, la consistencia general entre la sensibilidad al fármaco y la respuesta clínica puede llegar al 83,33 %.La LCO-DST tiene una precisión muy alta para predecir la respuesta al tratamiento del cáncer avanzado y tiene un gran potencial en la medicina de precisión.Ensayos clínicos a gran escala para determinar valores de corte precisos para diferentes tipos de terapia. Esto sugiere que las pruebas de sensibilidad a los fármacos organoides tumorales son una herramienta prometedora de medicina de precisión para el tratamiento del cáncer de pulmón avanzado.
【3】Nat Biotechnol: Construyó un modelo organoide para estudiar el hígado graso
2023-03-03 informó que en un nuevo estudio, investigadores de instituciones de investigación como la Universidad de Utrecht y el Centro de Tumores Infantiles Queen Maxima en los Países Bajos construyeron un nuevo tipo de modelo organoide de hígado graso humano. Utilizaron estos modelos para dilucidar las respuestas a los medicamentos y establecieron una plataforma de detección CRISPR para identificar nuevos mediadores de enfermedades y posibles objetivos terapéuticos. Estos modelos ayudarán en la prueba y el desarrollo de nuevos fármacos para el tratamiento de la enfermedad del hígado graso y ayudarán a facilitar una mejor comprensión de la biología de la enfermedad. Los resultados de investigación relevantes se publicaron en línea en la revista Nature Biotechnology el 23 de febrero de 2023. El título del artículo es "Los organoides de hepatocitos humanos diseñados permiten el descubrimiento de objetivos basados en CRISPR y la detección de fármacos para la esteatosis".
La acumulación de grasa en el hígado es una condición cada vez más común en todo el mundo, que afecta a más de una cuarta parte de la población mundial. Tener un hígado graso causa inflamación, afecta la función hepática y eventualmente conduce a la formación de tejido cicatricial. Diferentes causas pueden conducir al desarrollo de hígado graso, siendo la dieta y el estilo de vida los factores contribuyentes más comunes. Además, la genética también puede jugar un papel importante. Por ejemplo, los trastornos hereditarios del metabolismo de los lípidos hacen que los pacientes sean más propensos a desarrollar la enfermedad del hígado graso, mientras que algunas mutaciones aumentan el riesgo de desarrollar la enfermedad.
【4】¡Gran progreso en organoides! Cell Sub-Journal: ¡Los científicos de la Universidad de Fudan establecieron con éxito el primer organoide coclear con sinapsis funcionales, reproduciendo el desarrollo temprano de las unidades auditivas!
2023-02-06 informó que recientemente, Xia Mingyu y otros científicos del State Key Laboratory of Medical Neurobiology de la Universidad de Fudan establecieron organoides cocleares con bucles auditivos periféricos funcionales por primera vez a través de un sistema de cocultivo 3D por etapas, y a través de una serie de detección morfológica y electrofisiológica, confirmó la función de las células y las sinapsis en organoides, y proporcionó una plataforma de investigación de organoide compuesto para la investigación de la sordera neurosensorial. El estudio, titulado "Generación de organoide coclear inervado recapitula el desarrollo temprano de la unidad auditiva", se publicó en la revista Stem Cell Reports.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2022.11.024
Este estudio desarrolló un protocolo para crear organoides inervados cocleares funcionales mediante la modulación oportuna de múltiples vías de señalización relacionadas con el desarrollo coclear. Dichos modelos de órganos pueden usarse para descifrar el mecanismo detrás de la proliferación de CPC y servir como una herramienta para detectar fármacos o portadores genéticos en la cóclea para beneficiar a los pacientes con discapacidad auditiva.
【5】Nat Biotechnol: ¡Pesado! ¡Los científicos han desarrollado el primer organoide del mundo con un sistema inmunológico!
2023-02-10 Informe, recientemente, en un informe de investigación titulado "Desarrollo in vivo de tejido inmunitario en organoides intestinales humanos trasplantados a ratones humanizados" publicado en la revista internacional Nature Biotechnology, científicos del Cincinnati Children's Hospital y otras instituciones A través del estudio, Se construyó un mejor modelo para ayudar a estudiar las enfermedades gastrointestinales humanas.En el artículo, los investigadores desarrollaron con éxito una nueva generación de organoides intestinales complejos, que incluyen elementos clave del sistema inmunitario funcional, que es el primer organoide in vivo de cualquier tipo ( corazón, hígado, estómago, etc.) que los científicos han desarrollado hasta la fecha que contiene un sistema inmunológico funcional.
Los organoides no solo respaldan la migración del tejido inmunitario (en lugar de repelerlo), sino que estas células y estructuras inmunitarias continúan mejorando el propio desarrollo del intestino, en particular su capacidad para reconocer antígenos extraños, dijo Michael Helmrath, MD, Ph.D. El estudio se basa en trabajos previos de investigadores en 2011 que desarrollaron organoides intestinales, y el equipo de investigación fue el primero en el mundo en utilizar células madre pluripotentes inducidas (iPSC) para generar organoides intestinales funcionales. Los diminutos esferoides organoides alcanzaron unos pocos milímetros de tamaño cuando se cultivaron en una placa de Petri durante 28 días, y el siguiente paso crítico se produjo cuando los investigadores trasplantaron los organoides en ratones inmunodeprimidos, dijeron los investigadores para evitar el rechazo del tejido humano.
Original: doi:10.1038/s41587-022-01558-x
【6】Por primera vez, se confirmó que los organoides del cerebro humano pueden establecer conexiones funcionales y responder a estímulos externos después de ser implantados en el cerebro del ratón.
El 6 de enero de 2023, recientemente, investigadores de la Universidad de California en San Diego publicaron un artículo de investigación titulado: El monitoreo multimodal de órganos corticales humanos implantados en ratones revela una conexión funcional con la corteza visual en la revista Nature Communications. El estudio demuestra por primera vez que los organoides cerebrales humanos implantados en ratones establecen conexiones funcionales con la corteza cerebral del ratón y responden a estímulos sensoriales externos. Los organoides cerebrales humanos implantados respondieron a los estímulos visuales de la misma manera que el tejido circundante, que los investigadores pudieron observar en tiempo real durante varios meses, gracias a un método que combina matrices de microelectrodos de grafeno transparentes y una configuración experimental innovadora de dos fotones para la obtención de imágenes.
El estudio combinó conjuntos de microelectrodos hechos de grafeno transparente con tecnología de imagen de dos fotones, lo que permitió el registro y la imagen de la actividad neuronal a nivel macroscópico y de una sola célula. Esta tecnología muestra que los organoides de la corteza cerebral humana generados a partir de iPSC pueden establecer conexiones sinápticas con el tejido cortical del huésped circundante después de la implantación en el cerebro del ratón y recibir la entrada de estimulación visual del cerebro del ratón para generar las respuestas electrofisiológicas correspondientes. Esta innovadora técnica de grabación neuronal creará una plataforma única para el estudio de los organoides cerebrales para estudiar la disfunción a nivel de las redes neuronales humanas y para estudiar el uso de los organoides corticales cerebrales como prótesis neuronales para restaurar la pérdida, la degeneración o el daño de la función. la región del cerebro ofrece oportunidades sin precedentes.
[7] Organoides CRISPR+, el equipo de Lin Dechen revela el mecanismo del desarrollo del cáncer gastroesofágico y descubre fármacos potenciales
2022-12-05 informó que recientemente, el equipo de USC Lin Dechen y el equipo de Stephen Meltzer de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins publicaron un artículo titulado: Generación y perfilado multiómico de un TP53/ Documento de investigación sobre CDKN2A doble knockout gastroesofágico modelo de organoide de unión.
Este estudio no solo ayuda a identificar cambios clave que ocurren durante el crecimiento del tumor en la UGE, sino que también establece estrategias para investigaciones futuras para ayudar a comprender los tumores en otros órganos.
TP53 y CDKN2A son dos importantes genes supresores de tumores, la inactivación de estos dos genes aparecerá en la etapa temprana de la tumorigénesis de la UGE, pero debido a la falta de modelos de enfermedades específicas de la UGE, las consecuencias promotoras de tumores de la inactivación de TP53 y CDKN2A en la UGE Aún no caracterizado.
[8] ¡Primer análisis! Célula: los científicos de Stanford usan organoides para identificar cómo el nuevo coronavirus entra y sale de las células nasales
Informado el 16 de enero de 2023, el 5 de enero de 2023, un equipo de investigación de la Universidad de Stanford publicó en línea un artículo titulado "La replicación del SARS-CoV-2 en el epitelio de las vías respiratorias requiere reprogramación de microvillas y cilios móviles" en la famosa revista Cell. , este estudio elaboró por primera vez el mecanismo molecular de la nueva infección por coronavirus de las células epiteliales respiratorias.Los investigadores encontraron que el virus se adhiere a los cilios de las células epiteliales a través del receptor ACE2 y utiliza los cilios como un canal para ingresar a la célula.
En general, los autores encontraron que el nuevo coronavirus infectará primero las células ciliadas del tracto respiratorio. Si se eliminan los cilios, se puede prevenir la infección del nuevo coronavirus y otros virus respiratorios. Al mismo tiempo, el virus invasor activar la quinasa en la célula para promover la formación del citoesqueleto.El virus recién generado se envía a la capa de moco a través de la estructura de microvellosidades altamente alargadas, lo que mejora la capacidad de transmisión del virus. De hecho, no es solo el nuevo coronavirus el que puede propagarse de esta manera, otros virus respiratorios también pueden atravesar la barrera inmunitaria de la misma manera.En lo que respecta al nuevo coronavirus en sí, en general, los medicamentos contra el nuevo coronavirus se puede resumir en dos principales Uno es prevenir la combinación de virus y células huésped, y el otro es evitar la producción de nuevos virus en las células huésped, pero este estudio propone una nueva estrategia preventiva, que es usar aerosoles nasales u otros Los medicamentos preventivos a corto plazo para retrasar la entrada, salida o propagación del virus ayudarían al sistema inmunitario a ponerse al día y llegar a tiempo para evitar que se produzca una infección en toda regla.
[9] Subdiario "Nature": ¡Progreso extraordinario! El equipo de Fudan reprogramó astrocitos en organoides de la médula espinal por primera vez y reparó las lesiones de la médula espinal.
2022-12-26 informó que recientemente, el equipo de Shao Zhicheng de la Universidad de Fudan publicó un importante resultado de investigación en la revista Nature Biomedical Engineering: desarrollaron un método para inducir a los astrocitos a convertirse en organoides neuronales (llamados Op53 -CSBRY), es decir, sobreexpresar OCT4 (O), inhibiendo p53 y agregando compuestos de molécula pequeña CHIR99021 (C), SB431542 (SB), RepSox (R) e Y27632 (Y) en astrocitos humanos[8] .
Más importante aún, los organoides generados por el método Op53-CSBRY pueden formar organoides de la médula espinal con las funciones de las neuronas de la médula espinal dorsal y ventral después de agregar bFGF, SAG y BMP para activar las vías de señalización relacionadas con el desarrollo de la médula espinal. Después de trasplantar organoides de la médula espinal en ratones con lesiones en la médula espinal, los organoides sobrevivieron y se diferenciaron en neuronas de la médula espinal y formaron sinapsis con las neuronas del huésped, mejorando la función motora de los ratones. El estudio da un gran paso adelante en la idea de reprogramar directamente astrocitos humanos en organoides neurales in vivo para reparar daños en el sistema nervioso.
【10】George Church creó el primer organoide ovárico humano, que puede apoyar la maduración del óvulo y abrir una nueva vía para el tratamiento de enfermedades del sistema reproductivo como la infertilidad o el cáncer de ovario
2023-02-24 informe, el 21 de febrero de 2023, el equipo de George Church en la Universidad de Harvard publicó un artículo titulado: Diferenciación dirigida de iPSC humanas a células ováricas similares a la granulosa funcionales a través de la sobreexpresión del factor de transcripción en la revista eLife Research Papers. El estudio dirigió la diferenciación de las células iPSC humanas en organoides ováricos completamente humanos y funcionales capaces de soportar la maduración de óvulos, el desarrollo de folículos y la secreción de hormonas sexuales. Los organoides ováricos se pueden utilizar para estudiar la biología ovárica humana y desarrollar nuevos tratamientos para la infertilidad, el cáncer de ovario y otras enfermedades sin necesidad de obtener tejido ovárico de las pacientes. Se informa que la tecnología ha sido licenciada a una empresa de biotecnología llamada Gameto, que está utilizando esta tecnología de organoide ovárico para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades del sistema reproductivo femenino.
Actualmente, el laboratorio de George Church continúa desarrollando modelos de organoides ováricos humanos y planes para integrar otros tipos de células ováricas, incluidas las células de teca productoras de hormonas, para replicar más completamente las funciones complejas del ovario humano. También esperan mejorar el sistema de cultivo en el que las células germinales pueden convertirse completamente en óvulos y determinar los niveles óptimos de expresión de los diferentes factores de transcripción necesarios. Al mismo tiempo, Gameto también ha comenzado la investigación preclínica sobre el sistema de cocultivo de maduración de óvulos humanos.
【11】Naturaleza: mapeo transcriptómico de la gastrulación de embriones de primates para el desarrollo temprano de órganos
Informado el 03-01-2023, el equipo de Wang Hongmei y Guo Fan del Instituto de Zoología de la Academia de Ciencias de China, el equipo de Wu Jun del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas y el equipo de Jiang Xiangxiang de la Universidad Médica de Anhui colaboraron en un artículo titulado "Nature" Trabajo de investigación sobre la gastrulación de primates y la organogénesis temprana con resolución unicelular . Usando monos cynomolgus como modelo, este estudio utilizó modelos de diferenciación de células madre y secuenciación de transcriptoma de una sola célula para dibujar un mapa de transcriptoma de una sola célula de embriones en etapa CS8-CS11 (E20-E29) de mono cynomolgus, revelando gastrulación y caracterización de grupos celulares importantes durante la diferenciación de las tres capas germinales (desarrollo del tubo neural, somitas, tubo intestinal, etc.)