Междисциплинарный научно-исследовательский институт Гренобля (CEA-Irig), CEA-Leti и другие европейские и канадские институты и исследователи продемонстрировали полную васкуляризацию органоидов на микрофлюидном чипе со скоростями и скоростями потока, аналогичными скорости потока крови, улучшая функциональное созревание и позволяя их долгосрочное выживание.
Органоиды, представляющие собой трехмерную совокупность самоорганизующихся клеток, способных частично имитировать различные физиологические характеристики органа или ткани, оказываются весьма полезными для оценки терапевтической эффективности лекарств или новых молекул. Но они должны быть васкуляризированы, чтобы способствовать обмену и транспортировке питательных веществ и кислорода, в противном случае их созревание и рост будут нарушены. In vivo эта васкуляризация обеспечивается кровотоком.
Путем васкуляризации органоидов in vitro и поддержания их в культуре в течение 30 дней в микрофлюидном чипе исследователи наблюдали значительное улучшение их роста, созревания и физиологических функций, практически эквивалентное тем, которые наблюдались после ксенотрансплантации мышам. Этот значительный технологический прогресс в области исследований и разработок органоидов также позволяет масштабировать производство.
Об этом прорыве сообщалось в журнале Nature Communications в статье « Микрофлюидная платформа, интегрирующая функциональные васкуляризированные органоиды на чипе».
«Развитие сосудистых сетей в микрофлюидных чипах имеет решающее значение для долговременного культивирования трехмерных клеточных агрегатов, таких как сфероиды, органоиды, тумороиды или тканевые эксплантаты», — поясняется в статье.
«Несмотря на быстрое развитие систем микрососудистых сетей и органоидных технологий, васкуляризация органоидов на чипах остается проблемой в тканевой инженерии. Большинство существующих микрофлюидных устройств плохо отражают сложность потоков in vivo и требуют сложных технических настроек».
Инновационная идея команды заключалась в том, чтобы сначала разработать самоорганизующуюся сосудистую сеть внутри чипа, а затем заманить в ловушку органоид, содержащий собственные эндотелиальные клетки. Обе сети самоподключены и позволяют перфузировать органоид in vitro, имитируя кровеносную систему.
«Эта работа открывает новые возможности для понимания биологических механизмов в гораздо более актуальных моделях человеческого происхождения, а также для открытия лекарств и разработки новых биологических методов лечения», — говорит Ксавье Гидрол, ученый CEA-Irig и руководитель проекта. «Органоиды теперь вошли в область персонализированной медицины, регенеративной медицины и фармакологических исследований».
«Мы продемонстрировали ранее не зарегистрированное улучшенное функциональное созревание васкуляризованного органоида на чипе с помощью надежного микрофлюидного чипа, изготовленного из термопластов, которые хорошо известны в индустрии пластмасс и совместимы с масштабированием производства в ближайшем будущем», говорит Фабрис Наварро, ученый CEA-Leti и соавтор статьи.