Organoid

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Organoid Intestinal crescut de cèl·lules mare Lgr5+.

Un organoid[cal citació], informalment també conegut com a miniòrgan,[1] és un òrgan tridimensional mínim crescut in vitro. La tècnica per créixer organoids ràpidament des de principis del 2010, i poc després ja va ser considerat un dels avenços científics més significatius del moment.[2]

Història[modifica]

El 2008 Yoshiki Sasai i el seu equip a l'institut RIKEN van demostrar que les cèl·lules mare poden agrupar-se en boles de cèl·lules neuronals que poden organitzar-se en capes diferenciades.[3] El 2009 el Laboratori de Hans Clevers a l'Institut Hubrecht i el Centre Mèdic Universitari d'Utrecht, als Països Baixos, van demostrar que només a partir de cèl·lules mare LGR5 podien generar estructures velloses sense caldre una base mesenquimal.[4]

El 2013, Madeline Lancaster a l'Acadèmia austríaca de Ciències va establir un protocol per al cultiu d'organoids cerebrals derivats de cèl·lules mare per tal d'imitar l'organització cel·lular del cervell humà en desenvolupament.[5] El 2014, Artem Shkumatov et al. A la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign va demostrar que podien crear-se organoids cardiovasculars a partir de cèl·lules d'ES modulant la rigidesa del substrat al qual s'adherien. La rigidesa fisiològica promovia la tridimensionalitat dels EBs i la diferenciació cardiomiogènica.[6]

Takebe et al. va demostrar un mètode generalitzat per a miniorgans formats a partir de teixits diversos combinant progenitors específics de teixits derivades de cèl·lules mare pluripotents o mostres de teixit pertinent amb cèl·lules mare endotelials i mesenquimals (MSC). Es va suggerir que els teixits menys madurs, o els miniòrgans, generats a partir del principi de condensació autoorganitzada podria ser l'aproximació més eficaç cap a la reconstitució de funcions d'òrgan madur després d'un trasplantament, més que no condensats generats de cèl·lules d'una etapa més avançada[7]

Tipus d'organoids[modifica]

  • Organod cererbal
  • Organoid tiroïdeu[8]
  • Organoid intestinal
  • Organoid testicular
  • Organoid hepàtic[9]
  • Organoid pancreàtic[10]
  • Organoid gàstric[11]
  • Organoid epitelial[4][12]
  • Organoid pulmonar[13]
  • Organoid renal[14][15][16]
  • Embrionari (Gastruloids)[17][18]

Organoids com a models de malaltia[modifica]

Els organoids proporcionen una oportunitat per a crear models cel·lulars de malalties humana, els quals poden ser estudiats en el laboratori per a millor la comprensió de les causes de la malaltia i identificar tractaments possibles. Com a exemple, l'edició del genoma amb el sistema CRISPR va aplicar-se a cèl·lules mare pluripotents per tal d'introduir mutacions específiques en gens implicats en dues malalties renals: la poliquistosi renal i la glomerulosclerosis segmental focal.[19] Aquestes cèl·lules mare pluripotents modificades amb CRISPR van ser cultivades com un miniòrgan renal, que va arribar a exhibir els fenotips associats a la malaltia. Paral·lelament, aquests fenotips no es presentaven en aquells organoids que sense mutacions CRISPR.[19] Aquests experiments demostren l'ús d'organoids com a models més complexos de malalties en el laboratori, anant un pas més enllà dels teixits cultivats en un placa de petri.

Bibliografia[modifica]

Referències[modifica]

  1. Miravalls, Julio «Organoides, la 'fábrica' de tejido humano» (en castellà). EL MUNDO, 03-08-2017. «El proceso para generar un mini-órgano requiere unos 10 días y el resultado es un tejido de unos milímetros.»
  2. Kerry Grens. «2013’s Big Advances in Science». The Scientist, 24-12-2013. [Consulta: 26 desembre 2013].
  3. Ed Yong. «Lab-Grown Model Brains». The Scientist, 28-08-2013. [Consulta: 26 desembre 2013].
  4. 4,0 4,1 Sato, Toshiro; Vries, Robert G.; Snippert, Hugo J.; Van De Wetering, Marc; Barker, Nick; Stange, Daniel E. «Single Lgr5 stem cells build crypt–villus structures in vitro without a mesenchymal niche». Nature, 459, 7244, 2009, pàg. 262–5. Bibcode: 2009Natur.459..262S. DOI: 10.1038/nature07935. PMID: 19329995.
  5. Chambers, Stuart M.; Tchieu, Jason; Studer, Lorenz «Build-a-Brain». Cell Stem Cell, 13, 4, octubre 2013, pàg. 377–8. DOI: 10.1016/j.stem.2013.09.010. PMID: 24094317.
  6. ; Baek, K; Kong, H «Matrix Rigidity-Modulated Cardiovascular Organoid Formation from Embryoid Bodies». PLoS ONE, 9, 4, 2014, pàg. e94764. Bibcode: 2014PLoSO...994764S. DOI: 10.1371/journal.pone.0094764. PMC: 3986240. PMID: 24732893.
  7. Takebe, T.; Enomura, M.; Yoshizawa, E.; Kimura, M.; Koike, H.; Ueno, Y. «Vascularized and Complex Organ Buds from Diverse Tissues via Mesenchymal Cell-Driven Condensation». Cell stem cell, 16, 5, 2015, pàg. 556–565. DOI: 10.1016/j.stem.2015.03.004.
  8. Martin, Andreas; Barbesino, Giuseppe; Davies, Terry F. «T-Cell Receptors and Autoimmune Thyroid Disease—Signposts for T-Cell-Antigen Driven Diseases». International Reviews of Immunology, 18, 1–2, 1999, pàg. 111–40. DOI: 10.3109/08830189909043021. PMID: 10614741.
  9. ; Gehart, H; Van Boxtel, R; Hamer, K; Blokzijl, F; Verstegen, M. M. «Long-Term Culture of Genome-Stable Bipotent Stem Cells from Adult Human Liver». Cell, 160, 1–2, 2015, pàg. 299–312. DOI: 10.1016/j.cell.2014.11.050. PMC: 4313365. PMID: 25533785.
  10. ; Bonfanti, P; Boj, S. F.; Sato, T; Loomans, C. J.; Van De Wetering, M «Unlimited in vitro expansion of adult bi-potent pancreas progenitors through the Lgr5/R-spondin axis». The EMBO Journal, 32, 20, 2013, pàg. 2708–2721. DOI: 10.1038/emboj.2013.204. PMC: 3801438. PMID: 24045232.
  11. ; Koo, B. K.; Huch, M; Sibbel, G; Basak, O; Lyubimova, A «Differentiated Troy+ chief cells act as 'reserve' stem cells to generate all lineages of the stomach epithelium». Cell, 155, 2, 2013, pàg. 357–368. DOI: 10.1016/j.cell.2013.09.008. PMC: 4094146. PMID: 24120136.
  12. Barker, Nick; Van Es, Johan H.; Kuipers, Jeroen; Kujala, Pekka; Van Den Born, Maaike; Cozijnsen, Miranda «Identification of stem cells in small intestine and colon by marker gene Lgr5». Nature, 449, 7165, 2007, pàg. 1003–7. Bibcode: 2007Natur.449.1003B. DOI: 10.1038/nature06196. PMID: 17934449.
  13. Lee, Joo-Hyeon; Bhang, Dong Ha; Beede, Alexander; Huang, Tian Lian; Stripp, Barry R.; Bloch, Kenneth D. «Lung Stem Cell Differentiation in Mice Directed by Endothelial Cells via a BMP4-NFATc1-Thrombospondin-1 Axis». Cell, 156, 3, pàg. 440–455. DOI: 10.1016/j.cell.2013.12.039. ISSN: 0092-8674. PMC: 3951122. PMID: 24485453.
  14. Takasato, Minoru; Er, Pei X.; Chiu, Han S.; Maier, Barbara; Baillie, Gregory J.; Ferguson, Charles «Kidney organoids from human iPS cells contain multiple lineages and model human nephrogenesis». Nature, 526, 7574, pàg. 564–568. DOI: 10.1038/nature15695.
  15. Freedman, BS; Brooks, CR; Lam, AQ; Fu, H; Morizane, R; Agrawal, V «Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.». Nature communications, 6, 23-10-2015, pàg. 8715. DOI: 10.1038/ncomms9715. PMID: 26493500.
  16. Morizane, Ryuji; Lam, Albert; Freedman, Benjamin; Kishi, Seiji; Valerius, Todd; Bonventre, Joseph «Nephron organoids derived from human pluripotent stem cells model kidney development and injury.». Nature Biotechnology, 33, 11, pàg. 1193–1200. DOI: 10.1038/nbt.3392.
  17. van den Brink, Susanne C.; Baillie-Johnson, Peter; Balayo, Tina; Hadjantonakis, Anna-Katerina; Nowotschin, Sonja; Turner, David A. «Symmetry breaking, germ layer specification and axial organisation in aggregates of mouse embryonic stem cells». Development (Cambridge, England), 141, 22, 01-11-2014, pàg. 4231–4242. DOI: 10.1242/dev.113001. ISSN: 1477-9129. PMC: 4302915. PMID: 25371360.
  18. Turner, David A.; Baillie-Johnson, Peter; Martinez Arias, Alfonso «Organoids and the genetically encoded self-assembly of embryonic stem cells». BioEssays: News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology, 38, 2, 01-02-2016, pàg. 181–191. DOI: 10.1002/bies.201500111. ISSN: 1521-1878. PMID: 26666846.
  19. 19,0 19,1 Freedman, BS; Brooks, CR; Lam, AQ; Fu, H; Morizane, R; Agrawal, V «Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.». Nature communications, 6, 23-10-2015, pàg. 8715. PMID: 26493500.