人工ヒト腸がマウスにうまく移植された

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ビデオ: ゲノムデータベース、ゲノムアノテーション @ AJACS越後 2022, 12月
人工ヒト腸がマウスにうまく移植された
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合成ヒドロゲル上で成長した腸オルガノイドの組織学的構造

アメリカの科学者たちは、合成ヒドロゲルを使用して人工の人間の腸を作成する方法を開発しました。得られたオルガノイドは、マウスの腸の欠陥を回復するために首尾よく使用されました。研究の結果は、ジャーナルNature CellBiologyに掲載されました。

オルガノイド(「試験管からの」人工臓器)は、生理学的研究(たとえば、薬物の検査)と、損傷した臓器を修復するための有望な手段の両方にとって貴重なツールとして機能します。腸は、見た目は単純ですが、内容物の促進(蠕動)、消化、消化酵素や胆汁からの保護、微生物叢の環境の維持など、多くの機能を実行する複雑な器官です。同時に、この臓器の組織は、短期間の孤立した存在にさえ完全に適応していないため、移植は事実上不可能であり、その必要性は非常に高いです:腸の断片の除去胃腸病または腫瘍学の病気は、生活の質の根本的な低下だけでなく、死にもつながる可能性があります。

腸の細胞小器官を作成するための既存の技術は、多能性幹細胞とマトリゲル、タンパク質、プロテオグリカン、およびマウス腫瘍細胞によって産生される細胞外マトリックスの成長因子の複雑な混合物の使用を意味します。この混合物は、オルガノイドの3次元成長の足場として機能しますが、その生物学的起源により、潜在的な臨床応用を検討することはできません。

ジョージア工科大学とミシガン大学の研究者は、各ポリマーアームの端にマレイミド基を持つ4アームポリエチレングリコール(PEG-4MAL)に基づく合成ヒドロゲルプラットフォームを使用して、腸の細胞小器官を作成しました。このヒドロゲルは、RGD接着ペプチド(ゲルマトリックスへの細胞接着を保証)およびGPQ-W架橋ペプチド(ポリマー分子を一緒に保持)で処理され、その後、ヒト多能性幹細胞(胚性または人工多能性幹細胞)でコロニー形成されました。

合成ヒドロゲルは、マトリゲルよりも悪くはなく、細胞を生存可能な状態に維持し、腸上皮で裏打ちされた内腔を備えた形成された細胞小器官の成長を確実にすることが判明した。

実験の次の段階では、PEG-4MALとマトリゲルに基づいて作成された細胞小器官が、免疫がヒト細胞を拒絶しない遺伝子改変マウスの腎臓被膜下に移植されました。 12週間後、オルガネラのサイズは10〜40倍に増加し、その組織学的構造は、粘液、粘膜下組織、筋肉膜、および正しく構造化されたコラーゲン線維を備えたヒトの腸に対応していました。 PEG-4MALとマトリゲルに基づくオラグノイドの成長と分化に有意差はありませんでした。

その後、科学者たちはマウスの大腸の粘膜に機械的損傷を与え、PEG-4MALヒドロゲル溶液で成長した細胞小器官をそれらに導入しました。新しい組織の成長は、注射の5日後にすでに観察されました。4週間後、移植片は、腸の損傷した領域にヒト上皮の増殖を完全に移植しました。治療なし、ヒドロゲル単独の投与、または等張食塩水中のオルガノイドの注射は、同様の効果をもたらさなかった。

研究者によると、彼らの研究は、再生医療での有望な使用のためのPEG-4MALに基づく合成ヒドロゲルの適合性の概念的な確認になりました。

以前は、科学者は、神経系を持ち、独立した蠕動運動が可能な幹細胞から腸組織を成長させることができました。これは、これまでに作成された最も洗練された人工臓器の1つになりました。あなたは私たちの資料で人工臓器の作成についてもっと読むことができます。

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