Robots de crecen mini-órganos de células madre humanas. Enfoque robótica podría acelerar el descubrimiento de investigación y de la droga de medicina regenerativa

El avance promete ampliar el uso de mini-órganos en investigación básica y descubrimiento de medicamentos, según Benjamin Freedman, profesor asistente de medicina, División de Nefrología, en la escuela de UW de la medicina, que dirigió el esfuerzo de investigación.

“Se trata de una nueva arma secreta en la lucha contra la enfermedad,’ said Freedman, quien es un científico en el Instituto de UW de la medicina regenerativa y células madre, así como en el Instituto de investigación del riñón, una colaboración entre los centros de riñón noroeste y UW Medicina.

Un informe que describe que la nueva técnica se publicarán en línea mayo 17 en el diario de la célula la célula de vástago. Los autores fueron investigadores Stefan Czerniecki y Nelly Cruz del laboratorio Freedman y Dr. Jennifer Harder, profesor asistente de medicina interna, División de Nefrología en la Facultad de medicina, donde es un riñón en la Universidad de Michigan Especialista en enfermedades.

La forma tradicional de cultivar células para la investigación biomédica, Freeman, explicó, es a la cultura como hojas planas, de dos dimensiones, que son demasiado simplistas. En los últimos años, los investigadores han sido cada vez más éxito en el cultivo de células madre en estructuras más complejas, tridimensionales llamado mini-órganos u organitas. Éstos se asemejan a órganos rudimentarios y en muchos aspectos se comportan semejantemente. Si bien estas propiedades lo hacen ideal para la investigación biomédica organoides, también representan un desafío para la producción masiva. La capacidad de producir en masa organitas es las más interesantes aplicaciones potenciales de la nueva tecnología robótica, según los desarrolladores.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron un sistema robótico para automatizar el procedimiento para el cultivo de células madre en organoides. Aunque enfoques similares han tenido éxitos con células madre adultas, esto es el primer informe de la automatización con éxito la fabricación de organoides de las células madre pluripotentes. Que tipo de células es versátil y capaz de convertirse en cualquier tipo de órgano.

En este proceso, los robots de manejo de líquido introducen las células en las placas que figuran como 384 pozos miniatura y luego engatusado a convertir en organoides de riñón durante 21 días. Cada pocillo pequeño figura típicamente organitas diez o más, y cada placa miles de organoides. Con una velocidad que habría impresionado a línea de montaje de automóviles de Henry Ford, los robots podrían producir muchas placas en una fracción del tiempo.

“Normalmente, al configurar un experimento de esta magnitud tendría un investigador durante todo el día, mientras que el robot puede hacerlo en 20 minutos,”, dijo Freedman.

“Además, el robot no se cansa y cometer errores,” añadió. “No hay duda. Para tareas repetitivas y tediosas como esta, robots hacen un mejor trabajo que los seres humanos”.

Los investigadores más entrenan robots para procesar y analizar los organoides que producían. Más difícil y sus colegas en el centro del riñón de la Universidad de Michigan utilizan una técnica automatizada, vanguardia llamada secuenciación del RNA de la célula única para identificar los diferentes tipos de células que se encuentran en el organitas.

“Hemos establecido que estos organoides se parecen a los riñones en desarrollo, sino que también contienen las células del riñón no que previamente no habían sido caracterizadas en estas culturas,” dijo Harder.

“Estos resultados nos dan una mejor idea de la naturaleza de estos organoides y proporcionan una línea de base desde la que podemos hacer mejoras”, dijo Freedman. “El valor de esta plataforma de alto rendimiento es que podemos ahora modificar nuestro procedimiento en cualquier momento, de muchas maneras diferentes y ver rápidamente cuál de estos cambios produce un mejor resultado”.

Demostrando esto, los investigadores descubrieron una manera de ampliar el número de células de los vasos sanguíneos en sus organoides para hacerlas más reales los riñones.

Los investigadores también utilizaron su nueva técnica para buscar fármacos que puedan afectar a la enfermedad. En uno de estos experimentos, produjeron organoides con mutaciones que causan enfermedad de riñón policística, una condición común, hereditaria que afecta a uno en 600 personas en todo el mundo y a menudo conduce a la insuficiencia renal.

En esta enfermedad, tubos pequeños en los riñones y otros órganos hinchan como globos y forma quistes en expansión eso muchedumbre hacia fuera el tejido sano.

En su experimento, los investigadores exponen los organoides de enfermedad poliquistosis renal a un número de sustancias. Encontraron que uno, un factor llamado blebbistatin que bloquea una proteína llamada miosina, condujo a un aumento significativo en el número y tamaño de los quistes.

“Esto fue inesperado, ya que la miosina no se sabía para estar implicado en PKD”, dijo Freedman. Miosina, que es más conocido por su papel en la contracción muscular, puede permitir que los túbulos renales para expandirse y contraerse. Si no está funcionando correctamente puede llevar a quistes, explicó Freedman.

“Es definitivamente un camino que va mirando”, dijo.