Los científicos crearon páncreas humano en un chip que les permitió identificar la posible causa de una complicación frecuente y mortal de la fibrosis quística FQ llamada diabetes relacionada con la FQ, o CFRD.
Puede ser factible usar también el pequeño dispositivo de dos cámaras, que presenta organoides pancreáticos humanos con ingeniería biológica para estudiar las causas de afecciones no relacionadas con la FQ, como la diabetes tipo 1 y 2, según investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati, que informan los hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza .
Primero, sin embargo, los científicos quieren ver si su dispositivo puede ayudar a las personas con FQ, una enfermedad pulmonar genética causada por una mutación en el gen CFTR. La mutación conduce a un desequilibrio de agua y sal en las superficies celulares que obstruye los pulmonescon moco espeso
A medida que las personas con FQ envejecen, corren cada vez más riesgo de CFRD, según Anjaparavanda Naren, PhD, investigadora principal del estudio y Directora del Centro de Investigación de Fibrosis Quística División de Medicina Pulmonar. Lo peor es que hasta ahorano ha habido una forma efectiva de estudiar CFRD en el laboratorio para buscar mejores tratamientos.
"Los modelos de ratón de la FQ no recrean fielmente la diabetes relacionada con la FQ en el laboratorio, y no fue posible estudiar la enfermedad a la profundidad que logramos en este estudio", dijo Naren. "Nuestra tecnología se parece mucho a la humanapáncreas y potencialmente pueden ayudarnos a encontrar medidas terapéuticas para controlar el desequilibrio de glucosa en personas con FQ, lo que está relacionado con un aumento de la enfermedad y la muerte ".
La tecnología de chip in vitro se puede usar para estudiar el CFRD y el desequilibrio de glucosa en individuos específicos con la afección, creando el potencial para diagnosticar diferentes manifestaciones de la enfermedad de forma altamente personalizada. El chip puede ayudar a evaluar la variabilidad en las medidas de glucosa de diferentes personas, determine la correlación de los niveles de glucosa con el tipo de mutación CFTR y pruebe las intervenciones con moléculas pequeñas.
Chipping Away en el acertijo CFTR
Aunque se sabe que las mutaciones en el gen CFTR causan fibrosis quística, su papel en CFRD no está claro. Para responder a esa pregunta, los investigadores comenzaron aislando células epiteliales ductales pancreáticas e islotes pancreáticos donados por pacientes quirúrgicos.
Los organoides ductales se cultivaron en una cámara doble transparente llamada dispositivo microfluídico, que contenía soluciones bioquímicas específicas para generar el páncreas en un chip. Las células epiteliales ductales se cultivaron en la cámara superior y las células de los islotes pancreáticos.en la cámara inferior, separada por una delgada capa de membrana porosa que permitió que las diferentes cámaras interactuaran.
Las células crecieron y se expandieron en órganos pancreáticos tridimensionales que imitaban las comunicaciones de célula a célula y el intercambio de fluidos, similar a la función de un páncreas humano desarrollado naturalmente.
Cuando los investigadores probaron el páncreas en un chip al interrumpir la expresión del gen CFTR, esto perjudicó la comunicación entre células, el intercambio de líquidos y la función endocrina afectada negativamente. Esto causó una deficiencia de insulina y recreó el proceso de la enfermedad CFRD similar al observadoEn el páncreas de una persona, los investigadores dijeron que esto confirmó que el gen CFTR tiene un papel directo en la regulación de la secreción de insulina y causa diabetes en personas con FQ.
Los dispositivos de microfluidos han existido desde 1979. Pero las innovaciones en su diseño y funcionalidad, especialmente desde el advenimiento de la tecnología organoide, ahora permiten a los investigadores bioingeniería de tejidos de órganos humanos e imitar la función de los órganos naturales en un entorno de laboratorio.
próximos pasos
El equipo de investigación, que incluye al primer autor del estudio y al investigador asociado Kyu Shik Mun, PhD, ahora usará los dispositivos en un estudio piloto para probar medicamentos aprobados por la FDA que modulan la expresión del gen CFTR. El objetivo será determinar qué tan diferenteLos medicamentos CFTR pueden retrasar o revertir la CFRD simulada en laboratorio.
También colaboró el coautor del estudio, Jamie Nathan, MD, director quirúrgico del Pancreas Care Center en Cincinnati Children's.
El apoyo financiero para el estudio provino en parte de los Institutos Nacionales de Salud DK080834, DK093045, P30DK117467 y la Fundación de Fibrosis Quística MUN18F0, NAREN14XX0.
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Materiales proporcionado por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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