Zespół badawczy kierowany przez profesora Dong Sung Kima i badacza Dohui Kima z Wydziału Inżynierii Mechanicznej POSTECH (Pohang University of Science and Technology) z powodzeniem opracował platformę zdolną do skalowalnej, jednolitej produkcji organoidów naśladujących funkcje biologiczne. Projekt został zrealizowany we współpracy z profesorem Tae-Eun Park i badaczem Hyeonji Lim z Wydziału Inżynierii Biomedycznej UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology). Te przełomowe badania zostały niedawno opublikowane w internetowym wydaniu Nature Communications.
Organoidy to trójwymiarowe konstrukty komórkowe, które replikują funkcje ludzkich narządów, przyciągając znaczną uwagę w dziedzinie rozwoju narządów ludzkich, modelowania chorób i badań nad medycyną regeneracyjną. Jednak heterogeniczność i niska powtarzalność organoidów stanowią wyzwanie dla ich skalowalnej produkcji, ograniczając ich praktyczne zastosowanie w badaniach klinicznych i procesach opracowywania leków. Ponadto, obecne technologie napotykają ograniczenia w produkcji organoidów na dużą skalę, nie spełniając wymagań przemysłowych.
Aby sprostać tym wyzwaniom, zespół badawczy opracował platformę o nazwie UniMat (Uniform and Mature Organoid Culture Platform), która umożliwia skalowalną produkcję dojrzałych organoidów. Platforma ta jest wdrażana przy użyciu trójwymiarowej membrany wykonanej z niezwykle drobnych nanowłókien – około 1/200 szerokości ludzkiego włosa – zapewniającej środowisko strukturalne, które pozwala na jednolite tworzenie organoidów, jednocześnie zwiększając dostarczanie składników odżywczych i czynników różnicujących poprzez przepuszczalność materiału, co ma kluczowe znaczenie dla różnicowania i dojrzewania organoidów. Korzystając z UniMat, zespół z powodzeniem wyprodukował organoidy nerkowe o strukturze nefronów i naczyń krwionośnych podobnych do tych występujących w ludzkich nerkach z indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych komórek macierzystych, osiągając stałą jakość i znacznie poprawiając wydajność produkcji. Co więcej, wykorzystali oni UniMat do stworzenia modelu wielotorbielowatości nerek, demonstrując potencjał standaryzowanego modelowania chorób i oceny leków w oparciu o organoidy.
Profesor Dong Sung Kim z POSTECH, który kierował badaniami, wyjaśnił ich znaczenie: „Dzięki tym wynikom badań nie tylko przyspieszamy prace badawczo-rozwojowe oparte na organoidach, które wymagają wysokiej powtarzalności i niezawodności, ale także spodziewamy się wnieść znaczący wkład w rozwój alternatywnych metod testowania na zwierzętach, które zyskują coraz większą uwagę. Rozwiązując wyzwania związane z zapewnieniem jakości i skalowalną produkcją organoidów za pomocą UniMat, położyliśmy podwaliny pod praktyczne zastosowanie organoidów w przemyśle klinicznym i farmaceutycznym”.
Badania te były wspierane przez Bio & Medical Technology Development Program, Mid-Career Researcher Program i Young Researcher Program finansowane przez National Research Foundation of Korea i Ministerstwo Nauki i ICT, a także Alchemist Project finansowany przez Ministerstwo Handlu, Przemysłu i Energii.
Źródło: Pohang University of Science & Technology (Scalable production of uniform and mature organoids in a 3D geometrically-engineered permeable membrane)
DOI: 10.1038/s41467-024-53073-z
