Νέα έρευνα με avatar ασθενών για μελέτες που περιλαμβάνουν άμεση ιογενή λοίμωξη για θεραπευτικό έλεγχο φαρμάκων
Έχουν αναπτύξει βελτιωμένες μεθόδους για τη δημιουργία μικροοργανοσφαίρων (MOS) και έχουν δείξει ότι αυτά τα MOS έχουν ανώτερες δυνατότητες για μια ποικιλία κλινικών χρήσεων. Όπως τεκμηριώνεται σε πρόσφατη δημοσίευση στο Stem Cell Reports, το MOS τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως avatar ασθενών για μελέτες που περιλαμβάνουν άμεση ιογενή λοίμωξη, διείσδυση κυττάρων του ανοσοποιητικού και υψηλής απόδοσης θεραπευτικό έλεγχο φαρμάκων, κάτι που δεν μπορεί να επιτευχθεί με συμβατικά μοντέλα που προέρχονται από ασθενείς.
Η ομάδα του Dr. Shen έχει αναπτύξει τεχνολογία μικρορευστοποίησης γαλακτώματος για τη δημιουργία MOS, μικροσκοπικών σταγονιδίων εκχυλίσματος βασικής μεμβράνης (BME) μεγέθους νανολίτρων που αποτελούνται από μείγματα κυττάρων ιστού που μπορούν να δημιουργηθούν με γρήγορο ρυθμό από μια αυτοματοποιημένη συσκευή. Αφού δημιουργηθούν τα σταγονίδια, η περίσσεια ελαίου αφαιρείται με μια καινοτόμο διαδικασία απογαλακτωματοποίησης μεμβράνης, αφήνοντας πίσω χιλιάδες παχύρρευστα, ομοιόμορφου μεγέθους σταγονίδια που περιέχουν μικροσκοπικές δομές ιστού 3D.
Η ομάδα συνέχισε να επιδεικνύει μοναδικές δυνατότητες και χαρακτηριστικά MOS σε πολλά πρώτα πειράματα στο είδος της. Κατάφεραν να δείξουν ότι το MOS θα μπορούσε να δημιουργηθεί από μια ποικιλία διαφορετικών πηγών ιστών και το MOS που προέκυψε είχε διατήρηση της ιστοπαθολογικής μορφολογίας, ικανότητα διαφοροποίησης και γενετικής έκφρασης και ικανότητα κατάψυξης και υποκαλλιέργειας, όπως στα συμβατικά οργανοειδή. .
Διεξήχθησαν πειράματα για να ελεγχθεί η ικανότητα μόλυνσης του MOS με ιούς. Σε αντίθεση με τα συμβατικά οργανοειδή, το MOS μπορεί να μολυνθεί άμεσα με ιούς χωρίς την αφαίρεση και την εναιώρηση των κυττάρων από το περιβάλλον του ικριώματος BME, ανακεφαλαιώνοντας έτσι τη διαδικασία ιογενούς μόλυνσης του ιστού ξενιστή. Η ομάδα του Dr. Shen κατάφερε να δημιουργήσει έναν MOS άτλαντα ανθρώπινων αναπνευστικών και πεπτικών ιστών από αυτοψίες ασθενών και να τους μολύνει με ιούς SARS-COV-2, ακολουθούμενο από έλεγχο φαρμάκων για τον εντοπισμό φαρμάκων που εμποδίζουν την ιογενή λοίμωξη και την αναπαραγωγή εντός αυτών των ιστών.
Τα MOS παρέχουν επίσης μια μοναδική πλατφόρμα για τη μελέτη και την ανάπτυξη ανοσοκυτταρικής θεραπείας. Εντός του φυσικού ορίου διάχυσης του αγγειωμένου ιστού, το MOS που προέρχεται από όγκο επέτρεψε επαρκή διείσδυση από θεραπευτικά ανοσοκύτταρα Τ όπως το CAR-T, επιτρέποντας σε μια νέα δοκιμασία ισχύος Τ κυττάρων να αξιολογήσει τη θανάτωση του όγκου από τα κατασκευασμένα Τ-κύτταρα. Ένα τέτοιο μοντέλο θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμο στη διερεύνηση της ανταπόκρισης του όγκου και στην ανάπτυξη αντικαρκινικών ανοσοκυτταρικών θεραπειών.
Το MOS θα μπορούσε να ενσωματωθεί περαιτέρω με ανάλυση απεικόνισης βαθιάς μάθησης για ταχεία δοκιμή φαρμάκων μικρών και ετερογενών κλινικών βιοψιών όγκων. Επιπλέον, ο αλγόριθμος μπόρεσε να διακρίνει τις επιδράσεις των κυτταροτοξικών έναντι των κυτταροστατικών φαρμάκων και τους ανθεκτικούς στα φάρμακα κλώνους που θα οδηγήσουν σε μετέπειτα υποτροπή. Αυτή η πρωτοποριακή ικανότητα θα ανοίξει το δρόμο για τη χρήση του MOS στην κλινική για την ενημέρωση των θεραπευτικών αποφάσεων.
«Ο Δρ. Ο Shen και η ομάδα του συνεχίζουν να βελτιώνουν και να βελτιώνουν την τεχνολογία MOS και να αναδεικνύουν την ευελιξία της, όχι μόνο ως φυσιολογικό μοντέλο για τον έλεγχο πιθανών εξατομικευμένων θεραπειών, αλλά και για μελέτες ασθενειών και μια ποικιλία άλλων εφαρμογών», δήλωσε ο Ali Khademhosseini, Ph. .D., Διευθυντής και Διευθύνων Σύμβουλος της TIBI. «Φαίνεται να είναι το κύμα του μέλλοντος για την ιατρική ακριβείας».
Συγγραφείς είναι οι: Zhaohui Wang, Matteo Boretto2, Rosemary Millen, Naveen Natesh, Elena S. Reckzeh, Carolyn Hsu, Marcos Negrete, Haipei Yao, William Quayle, Brook E. Heaton, Alfred T. Harding, Else Driehuis, Joep Beumer, Gre Rivera, Ravian L van Ineveld, Donald Gex, Jessica DeVilla, Daisong Wang, Jens Puschhof, Maarten H. Geurts, Shree Bose, Athena Yeung, Cait Hamele, Amber Smith, Eric Bankaitis, Kun Xiang, Shengli Ding, Daniel Nelson, Daniel Delubac, Anne Rios, Ralph Abi-Hachem1, David Jang, Bradley J. Goldstein, Carolyn Glass, Nicholas S. Heaton, David Hsu, Hans Clevers, Xiling Shen.
Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε με χρηματοδότηση από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (R35GM122465, U01CA217514, U01CA214300) και το Duke Woo Center for Big Data and Precision Health.
Η ομάδα του Dr. Shen έχει αναπτύξει τεχνολογία μικρορευστοποίησης γαλακτώματος για τη δημιουργία MOS, μικροσκοπικών σταγονιδίων εκχυλίσματος βασικής μεμβράνης (BME) μεγέθους νανολίτρων που αποτελούνται από μείγματα κυττάρων ιστού που μπορούν να δημιουργηθούν με γρήγορο ρυθμό από μια αυτοματοποιημένη συσκευή. Αφού δημιουργηθούν τα σταγονίδια, η περίσσεια ελαίου αφαιρείται με μια καινοτόμο διαδικασία απογαλακτωματοποίησης μεμβράνης, αφήνοντας πίσω χιλιάδες παχύρρευστα, ομοιόμορφου μεγέθους σταγονίδια που περιέχουν μικροσκοπικές δομές ιστού 3D.
Η ομάδα συνέχισε να επιδεικνύει μοναδικές δυνατότητες και χαρακτηριστικά MOS σε πολλά πρώτα πειράματα στο είδος της. Κατάφεραν να δείξουν ότι το MOS θα μπορούσε να δημιουργηθεί από μια ποικιλία διαφορετικών πηγών ιστών και το MOS που προέκυψε είχε διατήρηση της ιστοπαθολογικής μορφολογίας, ικανότητα διαφοροποίησης και γενετικής έκφρασης και ικανότητα κατάψυξης και υποκαλλιέργειας, όπως στα συμβατικά οργανοειδή. .
Διεξήχθησαν πειράματα για να ελεγχθεί η ικανότητα μόλυνσης του MOS με ιούς. Σε αντίθεση με τα συμβατικά οργανοειδή, το MOS μπορεί να μολυνθεί άμεσα με ιούς χωρίς την αφαίρεση και την εναιώρηση των κυττάρων από το περιβάλλον του ικριώματος BME, ανακεφαλαιώνοντας έτσι τη διαδικασία ιογενούς μόλυνσης του ιστού ξενιστή. Η ομάδα του Dr. Shen κατάφερε να δημιουργήσει έναν MOS άτλαντα ανθρώπινων αναπνευστικών και πεπτικών ιστών από αυτοψίες ασθενών και να τους μολύνει με ιούς SARS-COV-2, ακολουθούμενο από έλεγχο φαρμάκων για τον εντοπισμό φαρμάκων που εμποδίζουν την ιογενή λοίμωξη και την αναπαραγωγή εντός αυτών των ιστών.
Τα MOS παρέχουν επίσης μια μοναδική πλατφόρμα για τη μελέτη και την ανάπτυξη ανοσοκυτταρικής θεραπείας. Εντός του φυσικού ορίου διάχυσης του αγγειωμένου ιστού, το MOS που προέρχεται από όγκο επέτρεψε επαρκή διείσδυση από θεραπευτικά ανοσοκύτταρα Τ όπως το CAR-T, επιτρέποντας σε μια νέα δοκιμασία ισχύος Τ κυττάρων να αξιολογήσει τη θανάτωση του όγκου από τα κατασκευασμένα Τ-κύτταρα. Ένα τέτοιο μοντέλο θα ήταν εξαιρετικά χρήσιμο στη διερεύνηση της ανταπόκρισης του όγκου και στην ανάπτυξη αντικαρκινικών ανοσοκυτταρικών θεραπειών.
Το MOS θα μπορούσε να ενσωματωθεί περαιτέρω με ανάλυση απεικόνισης βαθιάς μάθησης για ταχεία δοκιμή φαρμάκων μικρών και ετερογενών κλινικών βιοψιών όγκων. Επιπλέον, ο αλγόριθμος μπόρεσε να διακρίνει τις επιδράσεις των κυτταροτοξικών έναντι των κυτταροστατικών φαρμάκων και τους ανθεκτικούς στα φάρμακα κλώνους που θα οδηγήσουν σε μετέπειτα υποτροπή. Αυτή η πρωτοποριακή ικανότητα θα ανοίξει το δρόμο για τη χρήση του MOS στην κλινική για την ενημέρωση των θεραπευτικών αποφάσεων.
«Ο Δρ. Ο Shen και η ομάδα του συνεχίζουν να βελτιώνουν και να βελτιώνουν την τεχνολογία MOS και να αναδεικνύουν την ευελιξία της, όχι μόνο ως φυσιολογικό μοντέλο για τον έλεγχο πιθανών εξατομικευμένων θεραπειών, αλλά και για μελέτες ασθενειών και μια ποικιλία άλλων εφαρμογών», δήλωσε ο Ali Khademhosseini, Ph. .D., Διευθυντής και Διευθύνων Σύμβουλος της TIBI. «Φαίνεται να είναι το κύμα του μέλλοντος για την ιατρική ακριβείας».
Συγγραφείς είναι οι: Zhaohui Wang, Matteo Boretto2, Rosemary Millen, Naveen Natesh, Elena S. Reckzeh, Carolyn Hsu, Marcos Negrete, Haipei Yao, William Quayle, Brook E. Heaton, Alfred T. Harding, Else Driehuis, Joep Beumer, Gre Rivera, Ravian L van Ineveld, Donald Gex, Jessica DeVilla, Daisong Wang, Jens Puschhof, Maarten H. Geurts, Shree Bose, Athena Yeung, Cait Hamele, Amber Smith, Eric Bankaitis, Kun Xiang, Shengli Ding, Daniel Nelson, Daniel Delubac, Anne Rios, Ralph Abi-Hachem1, David Jang, Bradley J. Goldstein, Carolyn Glass, Nicholas S. Heaton, David Hsu, Hans Clevers, Xiling Shen.
Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε με χρηματοδότηση από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (R35GM122465, U01CA217514, U01CA214300) και το Duke Woo Center for Big Data and Precision Health.
Το διάβασα στο eurekalert.org
