Organoide

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

Un organoide,[1] informalment també conegut com a miniòrgan,[2] és un òrgan tridimensional mínim desenvolupat in vitro. La tècnica per cultivar organoides ha millorat ràpidament des de principis de la dècada del 2010 i el 2013 va ser considerada un dels avenços científics més significatius del moment.[3]

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.[4] 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.[5]

El 2013, Madeline Lancaster de l'Acadèmia austríaca de Ciències va establir un protocol per al cultiu d'organoides cerebrals derivats de cèl·lules mare per tal d'imitar l'organització cel·lular del cervell humà en desenvolupament.[6] El 2014, Artem Shkumatov, Kwanghyun Baek i Hyunjoon Kong, de la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign, van demostrar que podien crear-se organoides cardiovasculars a partir de cèl·lules d'ES modulant la rigidesa del substrat al qual s'adherien. La rigidesa fisiològica promovia la tridimensionalitat dels cossos embrioides (embryoid bodies o EBs en anglès) i la diferenciació cardiomiogènica.[7]

Takebe, Yoshikawa i un equip de fins a tretze investigadors japonesos van demostrar un mètode generalitzat per a miniorgans formats a partir de teixits diversos combinant progenitors específics de teixits derivats 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 podrien 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.[8]

Tipus d'organoides[modifica]

  • Organode cererbal
  • Organoide tiroïdeu[9]
  • Organoide intestinal
  • Organoide testicular
  • Organoide hepàtic[10]
  • Organoide pancreàtic[11]
  • Organoide gàstric[12]
  • Organoide epitelial[5][13]
  • Organoide pulmonar[14]
  • Organoide renal[15][16][17]
  • Embrionari (Gastruloids)[18][19]

Organoides com a models de malaltia[modifica]

Els organoides proporcionen una oportunitat per crear models cel·lulars de malalties humanes, els quals poden ser estudiats en el laboratori per a millor comprensió de les causes de la malaltia i per 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 glomerulosclerosi focal i segmentària.[20] 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 organoides sense mutacions CRISPR.[20] Aquests experiments demostren l'ús d'organoides com a models més complexos de malalties en el laboratori, anant un pas més enllà dels teixits cultivats en una placa de petri.

Bibliografia[modifica]

Referències[modifica]

  1. «organoide». Cercaterm. TERMCAT, Centre de Terminologia.
  2. 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.»
  3. Kerry Grens. «2013’s Big Advances in Science». The Scientist, 24-12-2013. [Consulta: 26 desembre 2013].
  4. Yong, Ed. «Lab-Grown Model Brains». The Scientist, 28-08-2013. [Consulta: 26 desembre 2013].
  5. 5,0 5,1 Sato, Toshiro; Vries, Robert G.; Snippert, Hugo J.; Van De Wetering, Marc; Barker, Nick; Stange, Daniel E.; Van Es, Johan H.; Abo, Arie; Kujala, Pekka; Peters, Peter J.; Clevers, Hans «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.
  6. 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.
  7. Shkumatov, A; 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.
  8. Takebe, T.; Enomura, M.; Yoshizawa, E.; Kimura, M.; Koike, H.; Ueno, Y.; Taniguchi, H. «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.
  9. 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.
  10. Huch, M; Gehart, H; Van Boxtel, R; Hamer, K; Blokzijl, F; Verstegen, M. M.; Ellis, E; Van Wenum, M; Fuchs, S. A.; De Ligt, J; Van De Wetering, M; Sasaki, N; Boers, S. J.; Kemperman, H; De Jonge, J; Ijzermans, J. N.; Nieuwenhuis, E. E.; Hoekstra, R; Strom, S; Vries, R. R.; Van Der Laan, L. J.; Cuppen, E; Clevers, H «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.
  11. Huch, M; Bonfanti, P; Boj, S. F.; Sato, T; Loomans, C. J.; Van De Wetering, M; Sojoodi, M; Li, V. S.; Schuijers, J; Gracanin, A; Ringnalda, F; Begthel, H; Hamer, K; Mulder, J; Van Es, J. H.; De Koning, E; Vries, R. G.; Heimberg, H; Clevers, H «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.
  12. Stange, D. E.; Koo, B. K.; Huch, M; Sibbel, G; Basak, O; Lyubimova, A; Kujala, P; Bartfeld, S; Koster, J; Geahlen, J. H.; Van Es, J. H.; Van De Wetering, M; Mills, J. C.; Clevers, H «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.
  13. Barker, Nick; Van Es, Johan H.; Kuipers, Jeroen; Kujala, Pekka; Van Den Born, Maaike; Cozijnsen, Miranda; Haegebarth, Andrea; Korving, Jeroen; Begthel, Harry; Peters, Peter J. «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.
  14. Lee, Joo-Hyeon; Bhang, Dong Ha; Beede, Alexander; Huang, Tian Lian; Stripp, Barry R.; Bloch, Kenneth D.; Wagers, Amy J.; Tseng, Yu-Hua; Ryeom, Sandra «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.
  15. Takasato, Minoru; Er, Pei X.; Chiu, Han S.; Maier, Barbara; Baillie, Gregory J.; Ferguson, Charles; Parton, Robert G.; Wolvetang, Ernst J.; Roost, Matthias S. «Kidney organoids from human iPS cells contain multiple lineages and model human nephrogenesis». Nature, 526, 7574, pàg. 564–568. DOI: 10.1038/nature15695.
  16. Freedman, BS; Brooks, CR; Lam, AQ; Fu, H; Morizane, R; Agrawal, V; Saad, AF; Li, MK; Hughes, MR; Werff, RV; Peters, DT; Lu, J; Baccei, A; Valerius, MT; Musunuru, K; McNagny, KM; Zhou, J; Lerou, PH; Bonventre, JV «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.
  17. 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.
  18. van den Brink, Susanne C.; Baillie-Johnson, Peter; Balayo, Tina; Hadjantonakis, Anna-Katerina; Nowotschin, Sonja; Turner, David A.; Martinez Arias, Alfonso «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.
  19. 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.
  20. 20,0 20,1 Freedman, BS; Brooks, CR; Lam, AQ; Fu, H; Morizane, R; Agrawal, V; Saad, AF; Li, MK; Hughes, MR; Werff, RV; Peters, DT; Lu, J; Baccei, A; Siedlecki, AM; Valerius, MT; Musunuru, K; McNagny, KM; Steinman, TI; Zhou, J; Lerou, PH; Bonventre, JV «Modelling kidney disease with CRISPR-mutant kidney organoids derived from human pluripotent epiblast spheroids.». Nature communications, 6, 23-10-2015, pàg. 8715. PMID: 26493500.