Органная культура - Organ culture

Органная культура это развитие от культура ткани методы исследования, органная культура способна точно моделировать функции органа в различных состояниях и условиях, используя актуальные in vitro сам орган.

Можно культивировать части органа или весь орган in vitro. Основная цель - сохранить структуру ткани и направить ее к нормальному развитию. В этой технике важно, чтобы ткань никогда не была повреждена. Таким образом, он требует осторожного обращения. Среды, используемые для выращивания культуры органов, обычно такие же, как и среды, используемые для культуры тканей. Методы культивирования органов можно разделить на (i) методы, использующие твердую среду, и (ii) методы, использующие жидкую среду.

Текущий прогресс

В апреле 2006 года ученые сообщили об успешном испытании семи мочевых пузырей, выращенных in vitro и переданных людям.[1][2] Мочевой пузырь культивировали Энтони Атала из Институт регенеративной медицины Уэйк Форест в Уинстон-Салеме, Северная Каролина. Кость челюсти была выращена в Колумбийском университете, легкое - в Йельском университете. Сердце бьющейся крысы было выращено Дорис Тейлор в Университете Миннесоты. Искусственная почка была выращена Х. Дэвид Хьюмс в Мичиганском университете.[3]

Шелк, вырезанный из коконов тутового шелкопряда, успешно используется в качестве ростовой основы для производства сердечной ткани. При повреждении ткань сердца не регенерируется, поэтому создание заменяющих пластырей представляет большой интерес. В эксперименте использовались клетки сердца крысы и производилась функциональная сердечная ткань. Чтобы в дальнейшем испытать применение препарата на людях в качестве лекарства, необходимо найти способ трансформации стволовых клеток человека в ткань сердца.[4]

В 2015 году Харальду Отту удалось вырастить переднюю конечность крысы.[5] Сейчас он работает в лаборатории Ott Lab, которая занимается созданием биоискусственного сердца, легких, трахеи и почек.[6]

В 2016 году был проведен еще один тест, в котором человеческие клетки использовались для сборки сложно устроенных сердец. В конечном итоге сердца оказались незрелыми, но доказали, что мы еще на шаг впереди к созданию сердца из стволовых клеток.[7][8]

В январе 2017 года ученые из Институт биологических исследований Солка удалось создать эмбрион свиньи, у которого была удалена часть ДНК, критическая для роста органов. Затем они ввели стволовые клетки человека внутрь эмбриона свиньи, чтобы ДНК человека заполнила пробелы.[9][10]

Методология

Культура in vitro

Культура эмбриональных органов - более легкая альтернатива нормальной культуре органов, полученной от взрослых животных. Ниже приведены четыре метода, используемых для культивирования эмбриональных органов.

Метод плазменного сгустка

Ниже приведены общие этапы органной культуры на плазма сгустки.

  1. Подготовьте плазменный сгусток, смешав 15 капель плазмы с пятью каплями экстракта эмбриона в часовом стекле.
  2. Поместите часовой стакан на ватный диск в чашке Петри; вата должна оставаться влажной, чтобы предотвратить чрезмерное испарение с посуды.
  3. Поместите небольшой, тщательно разрезанный кусочек ткани поверх сгустков плазмы в часовом стекле.

В настоящее время методика была изменена, и теперь используется кусок бумаги для линз или вискозной сетки, на которую кладется ткань. В этом случае перенос ткани может быть легко осуществлен на плоту. Излишек жидкости удаляется, и сетка с тканью снова помещается в бассейн со свежей средой.

Метод геля агара

СМИ укрепились с агар также используются для органной культуры, и эти среды состоят из 7 частей 1% агара в BSS, 3 частей экстракта куриного эмбриона и 3 частей сыворотки крови лошади. Определенные медиа с или без сыворотка также используются с агаром. Среда с агаром обеспечивает механическую поддержку органной культуры. Не разжижается. Эмбриональные органы обычно хорошо растут на агаре, но культура взрослых органов на этой среде не выживает.

Выращивание взрослых органов или частей взрослых животных труднее из-за их большей потребности в кислород. Различные органы взрослого человека (например, печень ) были культивированы с использованием специальных сред со специальным оборудованием (камера для культивирования Towell’s II). Поскольку было обнаружено, что сыворотка токсична, использовались среды, не содержащие сыворотки, а специальный прибор позволял использовать 95% кислорода.

Способы плота

В этом подходе эксплант помещается на кусок бумаги для линз или ацетата вискозы, который плавает на сыворотке в часовом стекле. Плотки из вискозы из ацетата плавятся на сыворотке, обработав их 4 угла силиконом.

Точно так же плавучесть бумаги для линз увеличивается за счет обработки силиконом. На каждый плот обычно помещают 4 и более эксплантов.

В сочетании методов рафтинга и сгустка эксплантаты сначала помещают на подходящую основу, которая затем удерживается на плазменном сгустке. Эта модификация упрощает замену среды и предотвращает погружение эксплантов в сжиженную плазму.

Сеточный метод

Первоначально разработанный Trowell в 1954 году, метод сетки использует куски подходящей проволочной сетки размером 25 мм x 25 мм или перфорированный лист из нержавеющей стали, края которого изогнуты, образуя 4 ножки высотой около 4 мм.

Скелетные ткани обычно помещаются непосредственно на решетку, но более мягкие ткани, такие как железы или кожа, сначала помещаются на плотах, которые затем хранятся на решетках.

Сами решетки помещаются в культуральную камеру, заполненную жидкой средой до сетки; в камеру подается смесь O2 и CO2 встретить высокий O2 потребности органов взрослых млекопитающих. Модификация оригинального сеточного метода широко используется для изучения роста и дифференциации взрослых и эмбриональных тканей.


Использует

Культивированные органы могут быть альтернативой органам от других (живых или умерших) людей. Это полезно, поскольку доступность трансплантируемых органов (полученных от других людей) сокращается в развитых странах. Еще одним преимуществом является то, что культивированные органы, созданные с использованием собственных пациентов стволовые клетки позволяют проводить пересадку органов, что позволит пациенту больше не нуждаться в иммунодепрессанты.[11]

Ограничения

  • Результаты культивирования органов in vitro часто несопоставимы с результатами исследований in vivo (например, исследований действия лекарств), поскольку лекарства метаболизируются in vivo, но не in vitro.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Выращенный в лаборатории мочевой пузырь показывает большие перспективы», New Scientist, 2006, выпуск 2546, https://www.newscientist.com/channel/health/mg19025464.200-labgrown-bladder-shows-big-promise.html
  2. ^ Атала, Энтони; Бауэр, Стюарт Б; Сокер, Шэй; Ю, Джеймс Дж; Ретик, Алан Б. (апрель 2006 г.). «Тканевые аутологичные мочевые пузыри для пациентов, нуждающихся в цистопластике». Ланцет. 367 (9518): 1241–1246. Дои:10.1016 / S0140-6736 (06) 68438-9. PMID  16631879.
  3. ^ Уже культивированные органы на сегодняшний день (2011 г.)
  4. ^ Max-Planck-Gesellschaft (2012, 27 января). Сердце из шелка: ученые используют шелк шелкопряда тасар в качестве основы для сердечной ткани. ScienceDaily. Получено 29 января 2012 г. из https://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120127135943.htm
  5. ^ Первая в мире биолимба: передняя конечность крысы, выращенная в лаборатории
  6. ^ Ott Lab: проекты
  7. ^ Сердце, выращенное в лаборатории
  8. ^ Сердце, выращенное в лаборатории, ссылка 2
  9. ^ Эмбрионы человека-свиньи, созданные учеными - прорыв в области трансплантации органов
  10. ^ Гибрид человека и свиньи создан в лаборатории
  11. ^ Выращивание органов в лаборатории

внешняя ссылка