工程師培育出模仿真實(shí)事物的胰腺類器官

馬薩諸塞州坎布里奇——麻省理工學(xué)院的工程師與英國曼徹斯特癌癥研究所的科學(xué)家合作，開發(fā)出一種新方法，可以使用健康或癌變的胰腺細(xì)胞來培育胰腺的微小復(fù)制品。他們的新模型可以幫助研究人員開發(fā)和測(cè)試胰腺癌的潛在藥物，胰腺癌是目前最難治療的癌癥類型之一。

使用模擬胰腺周圍細(xì)胞外環(huán)境的特殊凝膠，研究人員能夠培育出胰腺“類器官”，使他們能夠研究胰腺腫瘤與其環(huán)境之間的重要相互作用。與現(xiàn)在用于組織生長的一些凝膠不同，新的 MIT 凝膠是完全合成的，易于組裝，并且每次都能以一致的成分生產(chǎn)。

“可重復(fù)性問題是一個(gè)主要問題，”工程學(xué)院教學(xué)創(chuàng)新教授兼生物工程和機(jī)械工程教授 Linda Griffith 說。“研究界一直在尋找方法對(duì)這些類器官進(jìn)行更有條理的培養(yǎng)，尤其是控制微環(huán)境。”

研究人員還表明，他們的新凝膠可用于培養(yǎng)其他類型的組織，包括腸道和子宮內(nèi)膜組織。

Griffith 和 Claus Jorgensen 是英國曼徹斯特癌癥研究所的組長，他們是這篇論文的資深作者，該論文今天發(fā)表在Nature Materials 上。主要作者是英國曼徹斯特癌癥研究所前研究生克里斯托弗·貝弗爾。

模擬微環(huán)境

傳統(tǒng)上，實(shí)驗(yàn)室使用市售的組織來源凝膠在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)類器官。然而，由于最廣泛使用的商業(yè)凝膠是蛋白質(zhì)、蛋白多糖和源自小鼠腫瘤的生長因子的復(fù)雜混合物，它因批次而異，并且存在不受歡迎的成分，格里菲斯說。它也不總是允許多種類型的細(xì)胞生長。大約 10 年前，格里菲斯的實(shí)驗(yàn)室開始致力于設(shè)計(jì)一種合成凝膠，該凝膠可用于生長上皮細(xì)胞，這些細(xì)胞與其他支持細(xì)胞一起形成排列在大多數(shù)器官中的薄片。

他們開發(fā)的凝膠基于聚乙二醇 (PEG)，這是一種常用于醫(yī)療應(yīng)用的聚合物，因?yàn)樗慌c活細(xì)胞相互作用。通過研究圍繞身體器官的細(xì)胞外基質(zhì)的生化和生物物理特性，研究人員能夠確定他們可以納入 PEG 凝膠以幫助細(xì)胞在其中生長的特征。

一個(gè)關(guān)鍵特征是存在稱為肽配體的分子，它們與稱為整合素的細(xì)胞表面蛋白相互作用。配體和整聯(lián)蛋白之間的粘性結(jié)合使細(xì)胞能夠粘附在凝膠上并形成類器官。研究人員發(fā)現(xiàn)，在凝膠中加入源自纖連蛋白和膠原蛋白的小合成肽，使它們能夠生長各種上皮組織，包括腸組織。他們表明，稱為基質(zhì)細(xì)胞的支持細(xì)胞以及免疫細(xì)胞也可以在這種環(huán)境中茁壯成長。

在這項(xiàng)新研究中，格里菲斯和約根森想看看這種凝膠是否也可以用于支持正常胰腺類器官和胰腺腫瘤的生長。傳統(tǒng)上，以復(fù)制癌細(xì)胞和支持環(huán)境的方式生長胰腺組織一直很困難，因?yàn)橐坏┮认倌[瘤細(xì)胞從體內(nèi)移除，它們就會(huì)失去其獨(dú)特的癌癥特征。

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