Biologie

Wetenskaplikes het klein organe geskep wat 'n einde kan maak aan die toetsing van diere

Wetenskaplikes het klein organe geskep wat 'n einde kan maak aan die toetsing van diere

'N Hele stelsel van miniatuurorgane, bekend as' organoïede ', is geskep deur wetenskaplikes van die Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Sodoende het hulle die wêreld se mees gesofistikeerde laboratoriummodel vir die menslike liggaam gebou.

Die kern van die stelsel is dat hierdie klein organe, of 'organoïede', suksesvol kan bepaal of 'n farmaseutiese produk giftig is vir die menslike liggaam of nie, wat ook 'n einde kan maak aan die toets van diere. Die wêreld van organoïede is nie heeltemal nuut nie, maar die Wake Forest-eksperiment is ook 'die wêreld se mees gesofistikeerde laboratoriummodel van die menslike liggaam' genoem.

Hul bevindings is in die wetenskaplike tydskrif gepubliseer Biofabrikasie.

SIEN OOK: NASA-EKSPERIMENT: ASTRONAUTE GROEI ORGANE OOR DIE INTERNASIONALE RUIMTESTASIE

Ondersoek en skep nuwe mediese middels

Die ontwikkeling van nuwe mediese medisyne verg baie geld, tyd en soms die lewens van baie diere. Volgens 'n verslag wat in die American Journal of Gastroenterology gepubliseer is, kos dit 'n geskatte bedrag $ 868 miljoen aan 1,24 miljard dollar om 'n middel te ontwikkel. Dit is nog meer ontmoedigend as dwelms wat baie tyd, moeite, geld en dierelewens gekos het, dan van die rak afgehaal moet word, omdat hulle nie voldoende kan voorspel of die stof giftig is vir mense in die langer termyn. Nou, 'n bietjie innovasie kan 'n paar groot antwoorde bied.

Navorsers van die Wake Forest Institute for Regenerative Medicine en die Ohio State University het 'n hele stelsel ontwikkel wat menslike organe in mikroskopiese groottes herhaal. Alles, van die lewer, die hart en die longe, kan in klein groottes herskep word om farmaseutiese produkte te verbeter wat toetse uitvoer wat tans petri-geregte of diere benodig.

Die stelsel is toe op 'n rekenaarskyfie ingebed.

"Ons het probeer om die organe baie verwant te maak aan hoe dit binne-in u lyk, baie soortgelyk aan hoe dit op die makro-skaal sou lyk as ons dit in u sou inplant," bestudeer mede-outeur Anthony Atala, voorsitter en instituutdirekteur van het die Wake Forest Institute for Regenerative Medicine vertelGewilde meganika.

Organoïede

Hierdie mini-organe is 'organoïede' genoem en is 3D-weefselkulture wat van stamselle afkomstig is. Om te skat hoe klein dit is, wissel dit van die grootte van minder as die breedte van 'n haarstring tot vyf millimeter.

Dit is nie die eerste keer dat navorsers organoïede in 'n laboratorium skep nie, maar Atala werk al sedert die vroeë 2000's aan organoïede. Dit is egter die eerste keer dat hulle die vlakke van toksisiteit vir mense suksesvol kan demonstreer.

Atala en sy span het daarop gefokus om 'n stelsel so na as moontlik aan die regte menslike stelsel te bou. Die organoïede hart pomp byvoorbeeld ongeveer 60 keer per minuut, soortgelyk aan die menslike hart. Die menslike lewer bevat vyf hoof seltipes, net soos die organoïede.

Sodra die organoïede gekweek is, kan die navorsers daarop toetse doen. Dit is waar dieretoetse uitgeroei kan word.

Atala noem: "Ons kan chemoterapieë toets om vas te stel wat die beste vir 'n pasiënt sal werk. Dit is ideaal vir persoonlike medisyne." Dit is 'n groot stap vorentoe op die gebied van medisyne.

Hoe skep hulle hierdie klein organe?

Dit is interessant dat die fondamente vir organoïednavorsing teruggevoer kan word tot 1906, toe Ross Granville Harrison die eerste keer 'n driedimensionele selkultuurmetode wat die 'hangdruppel' genoem word, aangepas het vir gebruik in die studie van embrionale weefsels.

Vir die oningewydes was Harrison 'n Amerikaanse bioloog en anatomis wat erken word dat hy die eerste kunsmatige senuweeweefselkultuur gekweek het. Sy bydraes sou die riglyn wees vir die ontdekking van die senuwee-groeifaktor in die vyftigerjare, 'n belangrike bousteen vir ons studie van stamselle van vandag. Alhoewel daar nog beperkings is, kan organe in die afgelope 15 jaar in 'n laboratorium verbou word, en die veld bly innoverend.

Maar hoe doen hulle dit? Binne 'n laboratoriumomgewing moet navorsers eers klein monsters van menslike organe en weefsels isoleer om te verseker dat klein organe dieselfde funksionaliteit het. Wat beteken dit? Soos hierbo genoem, sou u 'n organoïde hart skep, dan sal dit teen dieselfde tempo as 'n menslike hart pomp. Dit is waarom die wêreld van klein organe so opwindend is.

Ander navorsingspanne buite Ohio State University en die Wake Forest Institute for Regenerative Medicine het ook organoïede geskep. Benewens die miniatuur-laboratoriummodel van die menslike liggaam, wat nuttig is om medisyne te toets, het organoïede ook die vermoë om as orgaanvervangers op te tree.

Wat het navorsers tot dusver gegroei?

'N Paar kompakte niere

Die Sentrum vir Regeneratiewe Geneeskunde het 'n paar nierorganoïede in die laboratorium gekweek. Hierdie organe is toe deur navorsers in rotte oorgeplant. Volgens die navorsingsartikel waarin die studie in detail vermeld word, "Ongeveer 100 000 individue in die Verenigde State wag tans op nieroorplanting, en 400 000 individue leef met eindstadium niersiekte wat hemodialise benodig. "

Oorplantbare, permanent vervangbare niere kan help om hierdie huidige probleem aan te spreek. Om dit te doen, moet die bio-ingenieurs transplantaat die nier se argitektuur en funksie hê en perfusie, filtrasie, afskeiding, absorpsie en dreinering van urine moontlik maak.

Dit moet bowenal versoenbaar wees met die ontvanger om verwerping te voorkom. Navorsers kon nie net hierdie klein niertjies skep en dit in rotte oorplant nie, maar met die uitplant van die nier kon die nuwe organe bloed filter en uriene suksesvol produseer.

Die oulikste klein lewerorganoïede

Die MRC-sentrum vir regeneratiewe medisyne het ook vooruitgang gemaak in die wêreld van organoïede, wat klein lewertjies skep. In die studie kon navorsers lewerstingels, of hepatiese selle, neem om beskadigde lewers by muise te hergroei. Hoe het dit gewerk? Navorsers het stamselle uit 'n groep gesonde muise gehaal. Toe neem hulle hierdie selle en laat hulle in die laboratorium volwasse word. Sodra dit volwasse was, is die selle in die muise oorgeplant sonder enige lewerversaking. Die hele proses het ongeveer drie maande geduur.

Die skep van dermorganoïede

Navorsers by die Cincinnati Children's Hospital Medical Center het organiese ingewande gekweek.

Met behulp van pluripotente stamselle kon navorsers menslike dermweefsel in die laboratorium laat groei. In vergelyking met ander prosesse wat in hierdie artikel genoem word, het hulle egter iets anders gedoen. Om die weefsel te kry om die weefselargitektuur van volwassenes aan te neem, het navorsers die weefsel oorgeplant na die nier van 'n muis, waar dit in die dier volwasse geword het.

Navorsers van die Cincinnati Children's Hospital Medical Center hoop dat hierdie metode uiteindelik gebruik kan word vir die behandeling van gastro-intestinale siektes wêreldwyd.

Kan ons klein maagjies groei?

Ja ons kan. Navorsers is ook geskep deur 'n navorsingspan by die Cincinnati Children's Hospital Medical Center en het 'n manier gevind om driedimensionele maagweefsel te laat groei. Die proses behels die neem van menslike pluripotente stamselle en hulle na die maagselle te lok. Die resultaat? Organoïede wat slegs drie millimeter in deursnee was. Klein organe soos hierdie kan gebruik word om verskillende siektemodelle en hul effekte op die maag te bestudeer.

Volgens die navorsingspan, is maagsiektes, insluitend maagswere en maagkanker, by 10% van die wêreldbevolking aangetas en is dit hoofsaaklik te wyte aan chroniese Helicobacter pylori-infeksie.

Spesiesverskille in embrionale ontwikkeling en argitektuur van die volwasse maag maak diermodelle suboptimaal vir die bestudering van menslike maagorganogenese en patogenese, en daar is geen eksperimentele model van die normale menslike maagslymvlies nie. '

Organoïede kan dieretoetse uitskakel

Die donkerder kant van dwelmtoetsing behels gewoonlik dieretoetse. Vir oningewydes fokus dieretoetse dikwels op die prosedures wat op lewende diere uitgevoer word vir die ondersoek na basiese biologie en siektes, om die effektiwiteit van nuwe medisinale produkte te beoordeel en om die gesondheids- en omgewingsveiligheid van verbruikers- en nywerheidsprodukte te toets.

Dit kan skoonheidsmiddels, huishoudelike skoonmaakmiddels, toevoegings vir voedsel, farmaseutiese produkte, en industriële / landbouchemikalieë insluit.

Ongelukkig word diere wat deel uitmaak van hierdie prosedures geneig om doodgemaak te word of kan dit selfs weer in ander eksperimente gebruik word. Volgens die Humane Society International, 'n geskatte 115 miljoen diere word jaarliks ​​wêreldwyd getoets.

Aangesien meer klein organe wêreldwyd in laboratoriums ontwikkel word, sal ons die etiese uitdagings van dieretoetse stadig kan aanpak, terwyl ons beter en veiliger medisyne vir mense kan skep. Meer nog, die wêreld van organoïede is 'n voorloper vir die komende era van orgaanoorplantings wat deur laboratorium gereed is.

Kom hier langs vir die nuutste innovasies in mediese tegnologie.


Kyk die video: Iran, SAVAK, and the CIA: Financial Support and Training (Junie 2021).