Các nhà nghiên cứu sử dụng in sinh học 3D để tạo mô mắt

Các nhà nghiên cứu sử dụng in sinh học 3D để tạo mô mắt

Dấu thời gian: ngày 22 tháng 2022 năm 6 22:XNUMX chiều
Nút nguồn: 1790814
Ngày 23 tháng 2022 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Các nhà khoa học đã sử dụng tế bào gốc của bệnh nhân và công nghệ in sinh học 3D để tạo ra mô mắt giúp nâng cao hiểu biết về cơ chế gây mù lòa (Phương pháp tự nhiên, “Hàng rào võng mạc bên ngoài 3D phát hiện ra kiểu hình hắc mạc phụ thuộc RPE trong bệnh thoái hóa điểm vàng tiến triển”). Nhóm nghiên cứu từ Viện Mắt Quốc gia (NEI), một phần của Viện Y tế Quốc gia, đã in một tổ hợp các tế bào tạo thành hàng rào máu-võng mạc bên ngoài—mô mắt hỗ trợ các cơ quan cảm nhận ánh sáng của võng mạc. Kỹ thuật này cung cấp nguồn cung cấp mô có nguồn gốc từ bệnh nhân không giới hạn về mặt lý thuyết để nghiên cứu các bệnh thoái hóa võng mạc như thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi tác (AMD).

[Nhúng nội dung]

Tiến sĩ Kapil Bharti, người đứng đầu Bộ phận NEI về Nghiên cứu Dịch mã Tế bào gốc và Mắt, cho biết: “Chúng tôi biết rằng AMD bắt đầu từ hàng rào máu ngoài võng mạc. “Tuy nhiên, các cơ chế bắt đầu và tiến triển của AMD đến các giai đoạn khô và ướt tiên tiến vẫn chưa được hiểu rõ do thiếu các mô hình con người có liên quan đến sinh lý.” Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài bao gồm biểu mô sắc tố võng mạc (RPE), được ngăn cách bởi màng Bruch với choriocapillaris giàu mạch máu. Màng Bruch điều chỉnh sự trao đổi chất dinh dưỡng và chất thải giữa choriocapillaris và RPE. Trong AMD, các chất lắng đọng lipoprotein được gọi là drusen hình thành bên ngoài màng Bruch, cản trở chức năng của nó. Theo thời gian, RPE bị hỏng dẫn đến thoái hóa tế bào cảm quang và mất thị lực. Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài là giao diện của võng mạc và hắc mạc Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài là giao diện của võng mạc và hắc mạc, bao gồm màng Bruch và choriocapillaris. (Hình ảnh: Viện Mắt Quốc gia) Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài của mắt bao gồm biểu mô sắc tố võng mạc, màng Bruch và choriocapillaris. Tín dụng hình ảnh: Viện Mắt Quốc gia. Bharti và các đồng nghiệp đã kết hợp ba loại tế bào màng đệm chưa trưởng thành trong một hydrogel: tế bào pericyte và tế bào nội mô, là thành phần chính của mao mạch; và nguyên bào sợi, tạo nên cấu trúc mô. Sau đó, các nhà khoa học đã in gel trên một giàn giáo có thể phân hủy sinh học. Trong vòng vài ngày, các tế bào bắt đầu trưởng thành thành một mạng lưới mao mạch dày đặc. Vào ngày thứ chín, các nhà khoa học đã cấy các tế bào biểu mô sắc tố võng mạc vào mặt trái của giàn giáo. Mô in đạt đến độ chín hoàn toàn vào ngày thứ 42. Các phân tích mô cũng như xét nghiệm di truyền và chức năng cho thấy mô in có hình dạng và hoạt động tương tự như hàng rào máu-võng mạc tự nhiên bên ngoài. Dưới áp lực gây ra, mô in biểu hiện các kiểu AMD sớm như lắng đọng drusen bên dưới RPE và tiến triển thành AMD giai đoạn khô muộn, nơi quan sát thấy sự xuống cấp của mô. Oxy thấp gây ra sự xuất hiện giống như AMD ướt, với sự tăng sinh quá mức của các mạch màng đệm di chuyển vào khu vực phụ RPE. Các loại thuốc kháng VEGF, được sử dụng để điều trị AMD đã ngăn chặn sự phát triển quá mức và di chuyển của mạch máu này, đồng thời phục hồi hình thái mô. Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài của mắt bao gồm biểu mô sắc tố võng mạc, màng Bruch và choriocapillaris Hàng rào máu-võng mạc bên ngoài của mắt bao gồm biểu mô sắc tố võng mạc, màng Bruch và choriocapillaris. (Hình ảnh: Viện Mắt Quốc gia) “Bằng cách in các tế bào, chúng tôi đang tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi các tín hiệu tế bào cần thiết cho giải phẫu hàng rào máu-võng mạc bình thường bên ngoài,” Bharti cho biết. “Ví dụ, sự hiện diện của các tế bào RPE gây ra những thay đổi biểu hiện gen trong nguyên bào sợi góp phần hình thành màng Bruch – điều đã được đề xuất từ ​​nhiều năm trước nhưng chưa được chứng minh cho đến mô hình của chúng tôi.” Trong số những thách thức kỹ thuật mà nhóm của Bharti giải quyết là tạo ra một giàn giáo có khả năng phân hủy sinh học phù hợp và đạt được mẫu in nhất quán thông qua việc phát triển một loại hydrogel nhạy cảm với nhiệt độ, đạt được các hàng rõ ràng khi lạnh nhưng tan ra khi gel nóng lên. Tính nhất quán hàng tốt cho phép một hệ thống định lượng cấu trúc mô chính xác hơn. Họ cũng tối ưu hóa tỷ lệ hỗn hợp tế bào của pericyte, tế bào nội mô và nguyên bào sợi. Sự phát triển của các mạch máu trên các hàng in của hỗn hợp tế bào nội mô-pericyte-nguyên bào sợi Sự phát triển của các mạch máu trên các hàng in của hỗn hợp tế bào nội mô-pericyte-nguyên bào sợi. Đến ngày thứ 7, các mạch máu lấp đầy khoảng trống giữa các hàng, tạo thành một mạng lưới mao mạch. (Hình ảnh: Kapil Bharti) Đồng tác giả Marc Ferrer, Tiến sĩ, giám đốc Phòng thí nghiệm In sinh học mô 3D tại Trung tâm Quốc gia về Tiến bộ Khoa học Dịch thuật của NIH, và nhóm của ông đã cung cấp kiến ​​thức chuyên môn về chế tạo sinh học các mô hàng rào máu-võng mạc bên ngoài “ trong giếng,” cùng với các phép đo phân tích để cho phép sàng lọc thuốc. “Những nỗ lực hợp tác của chúng tôi đã dẫn đến các mô hình mô võng mạc rất phù hợp với các bệnh thoái hóa mắt,” Ferrer nói. “Các mô hình mô như vậy có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các ứng dụng tịnh tiến, bao gồm cả phát triển trị liệu.” Bharti và các cộng tác viên đang sử dụng các mô hình hàng rào máu-võng mạc được in để nghiên cứu AMD và họ đang thử nghiệm thêm các loại tế bào bổ sung vào quy trình in, chẳng hạn như tế bào miễn dịch, để tái hấp thu mô tự nhiên tốt hơn.

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano