Takk skal du ha. Hør denne artikkelen ved å bruke spilleren over. ✖
Vil du lytte til denne artikkelen GRATIS?
Fyll ut skjemaet nedenfor for å låse opp tilgang til ALLE lydartikler.
Organoider hjelper forskere med å forstå biologiske prosesser i helse og sykdom. Det er imidlertid vanskelig å påvirke hvordan de organiserer seg i komplekse vev. Nå har et team ledet av Nikolaus Rajewsky funnet en ny måte å gjøre det på. De rapporterer arbeidet sitt inn Naturlige metoder.
De ser ut som stormskyer som kan passe på hodet av en nål: Organoider er tredimensjonale cellekulturer som spiller en nøkkelrolle i medisinsk og klinisk forskning. Dette er takket være deres evne til å gjenskape vevsstrukturer og organfunksjoner i petriskålen. Forskere kan bruke organoider for å forstå hvordan sykdommer oppstår, hvordan organer utvikler seg og hvordan medisiner virker. Encelleteknologier lar forskere fordype seg dypere inn i det molekylære nivået til celler. Med romlig transkriptomikk kan de observere hvilke gener i organoidene som er aktive hvor over tid.
Miniatyrorganer er vanligvis avledet fra stamceller. Dette er celler som ikke har differensiert i det hele tatt eller bare i minimal grad. De kan bli alle typer celler, for eksempel hjerte- eller nyreceller, muskelceller eller nevroner. For å få stamceller til å differensiere, «mater» forskerne dem med vekstfaktorer og inkorporerer dem i en næringsløsning. Der klumper cellene seg sammen til små klumper og begynner å fungere og samhandle som om de var i ekte vev.
Vil du ha flere siste nyheter?
Meld deg på Teknologiske nettverk« daglig nyhetsbrev, som leverer de siste vitenskapsnyhetene rett til innboksen din hver dag.
Tidligere var det nesten umulig å kontrollere denne prosessen. Men nå har forskere ledet av professor Nikolaus Rajewsky, direktør for Institutt for medisinsk systembiologi ved Max Delbrück-senteret (MDC-BIMSB) i Berlin, publisert en artikkel i Nature Methods som beskriver teknologien som brukes til å både initiere og kontrollere prosessen, og observere det på tvers av tid og rom. «Vi kombinerte romlig transkriptomikk med optogenetikk,» sier hovedforfatter Dr. Ivano Legnini. «Dette lar oss både kontrollere genuttrykk i levende celler og observere deres oppførsel.»
Bruk av lyssensorer for å aktivere eller blokkere gener
I optogenetikk settes naturlige eller kunstige «lyssensorer» inn i celler. Hvis lys når sensorene, aktiverer eller blokkerer de gener i cellene, avhengig av hvordan de er programmert. Legnini installerte disse lyssensorene i nevrale forløperceller avledet fra stamceller som ville gå sammen for å danne nevrale organoider. Han jobbet med dette med Organoid Technology Platform-teamet ledet av Dr. Agnieszka Rybak-Wolf og Neural Tissue Differentiation Systems Biology Laboratory ledet av Dr. Robert Patrick Zinzen. Forskerne ønsket å finne ut hvordan nervesystemet utvikler seg i det menneskelige embryoet. Molekyler kjent som morfogen spiller en nøkkelrolle i prosessen. De signaliserer til nevronale stamceller om de skal bli nevroner som fungerer, for eksempel foran i hjernen eller bak i ryggmargen. Kombinasjonen av disse molekylene produserer typiske mønstre for genuttrykk under utvikling.
Forskerne brukte lys for å aktivere et morfogen kalt Sonic Hedgehog. Deres påfølgende analyser av romlig oppløste enkeltceller viste at cellene reagerte ved å ordne seg i organoider med stereotype mønstre. Forskerne skapte lyset på to måter: ved hjelp av et lasermikroskop eller en digital mikrospeilenhet, som Rajewskys gruppe utviklet i samarbeid med Dr. Andrew Woehler. På den tiden var Dr. Woehler leder for systembiologi-avbildningsplattformen ved Max Delbrück-senteret.
Siden november 2022 har han ledet Janelia Experimental Technology-anlegget ved Howard Hughes Medical Institute i Ashburn, Virginia, USA. Mikrospeilmikroskopet er utstyrt med en brikke som inneholder flere hundre tusen bittesmå speil. Disse kan programmeres slik at mikroskopet, i motsetning til en laser, som bare treffer et enkelt punkt, kan produsere komplekse lysmønstre på en prøve.
Nøyaktig – med rom for forbedring
«Vår metode tillater oss å reprodusere svært nøyaktig, i petriskålen, prosessene knyttet til genuttrykk i vev,» sier Legnini. I mars i år begynte han å opprette sin egen arbeidsgruppe ved Human Technopole i Milano, Italia. Planene hans for gruppen inkluderer å forbedre den romlige og tidsmessige oppløsningen av teknologien og gjøre den brukbar for andre organoider.
Rajewsky ønsker også å foredle metoden: «Jeg ser virkelig frem til å jobbe med optogenetiske eksperter for å forbedre teknologien ytterligere og anvende den på klinisk relevante menneskelige organoidmodeller.»
Henvisning: Legnini I, Emmenegger L, Zappulo A, et al. Spatiotemporal og optogenetisk kontroll av genuttrykk i organoider. Nat. Metoder. 2023;20(10):1544-1552. gjør jeg: 10.1038/s41592-023-01986-w
Denne artikkelen ble publisert på nytt fra følgende materialer. Merk: Materialet kan ha blitt redigert i lengde og innhold. For mer informasjon, kontakt den siterte kilden.
«Ond alkoholelsker. Twitter-narkoman. Fremtidig tenåringsidol. Leser. Matelsker. Introvert. Kaffeevangelist. Typisk baconentusiast.»