جستجو
ورود
  26 شهریور 1398

  تمایز و تولید درجای ارگانوئیدهای کبدی دارای عملکرد از iPSCهای انسانی در سیستم چیپ سه بعدی قابل پرفیوژن

تاریخ انتشار: جمعه 25 آبان 1397 | امتیاز: Article Rating

ارگانوئیدهای کبدی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان انسانی(PSCs) نوع جدیدی از مدل کبدی آزمایشگاهی را برای درک تکوین کبدی، مکانیسم بیماری و تست داروها ارائه کرده اند. با این حال، مهندسی ارگانوئیدهای کبدی با عملکردهای مطلوب در ریز محیط سلولی کنترل شده چالش برانگیز باقی مانده است. در این کار، ما استراتژی جدیدی را برای مهندسی ارگانوئیدهای کبدی مشتق از PSCهای القایی انسانی(hiPSCs) در سیستم چیپ سه بعدی قابل پرفیوژن و از طریق ترکیب زیست شناسی سلول های بنیادی با تکنولوژی میکرو مهندسی ارائه می کنیم. این رویکرد تشکیل اجسام جنینی مبتنی بر hiPSCها، تمایز کبدی درجا، کشت سه بعدی طولانی مدت و تولید ارگانوئیدهای کبدی در چیپ میکروپیلار قابل پرفیوژن را مقدور می سازد. ارگانوئیدهای کبدی تولید شده رشد و تمایز هپاتوسیتی و کلانژیوسیتی مطلوبی را نشان داد که شبیه سازی ویژگی های کلیدی تشکیل کبد انسانی با ناهمگونی سلولی را شبیه سازی می کند. ارگانوئیدهای کبدی در کشت های پرفیوژن، زنده مانی سلولی بهبود یافته و بیان بالاتر ژن های اندودرمی(SOX17 و FOXA2) و ژن های بلوغ کبدی(ALB و CYP3A4)  را تحت شرایط کشت پرفیوژ شده نشان دادند. علاوه بر این، ارگانوئیدهای کبدی افزایش قابل توجهی از عملکردهای خاص کبدی از جمله تولید آلبومین و اوره و قابلیت های متابولیکی نشان دادند که نشان دهنده نقش جریان مایع مکانیکی در پیشبرد عملکردهای ارگانوئیدهای کبدی بود. علاوه بر این، ارگانوئیدهای کبدی پاسخ هپاتو توکسیکی را بعد از قرار گرفتن در معرض استامینوفن(APAP) در یک روش وابسته به دوز و زمان نشان دادند. سیستم organoid-on-a-chip کبدی تثبیت شده ممکن است یک پلت فرم امیدوار کننده را برای مهندسی ارگانوئیدهای مبتنی بر سلول های بنیادی ارائه دهند که قابل کاربرد در طب بازساختی، مدل سازی بیماری و تست دارویی است.

Lab Chip. 2018 Oct 25. doi: 10.1039/c8lc00869h. [Epub ahead of print]

In situ differentiation and generation of functional liver organoids from human iPSCs in a 3D perfusable chip system.

Wang Y1, Wang H1, Deng P1, Chen W1, Guo Y1, Tao T1, Qin J2.

Abstract

Liver organoids derived from human pluripotent stem cells (PSCs) represent a new type of in vitro liver model for understanding organ development, disease mechanism and drug testing. However, engineering liver organoids with favorable functions in a controlled cellular microenvironment remains challenging. In this work, we present a new strategy for engineering liver organoids derived from human induced PSCs (hiPSCs) in a 3D perfusable chip system by combining stem cell biology with microengineering technology. This approach enabled formation of hiPSC-based embryoid bodies (EBs), in situ hepatic differentiation, long-term 3D culture and generation of liver organoids in a perfusable micropillar chip. The generated liver organoids exhibited favorable growth and differentiation of hepatocytes and cholangiocytes, recapitulating the key features of human liver formation with cellular heterogeneity. The liver organoids in perfused cultures displayed improved cell viability and higher expression of endodermal genes (SOX17 and FOXA2) and mature hepatic genes (ALB and CYP3A4) under perfused culture conditions. In addition, the liver organoids showed a marked enhancement of hepatic-specific functions, including albumin and urea production and metabolic capabilities, indicating the role of mechanical fluid flow in promoting the functions of the liver organoids. Moreover, the liver organoids exhibited hepatotoxic response after exposure to acetaminophen (APAP) in a dose- and time-dependent manner. The established liver organoid-on-a-chip system may provide a promising platform for engineering stem cell-based organoids with applications in regenerative medicine, disease modeling and drug testing.

PMID: 30357207
ثبت امتیاز
تبلیغات
تبلیغات
آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان