Schaalbare productie van hoogwaardige organoïden: innovatief platform maakt gebruik van 3D-gemanipuleerd nanovezelmembraan

Een onderzoeksteam heeft met succes een platform ontwikkeld dat in staat is tot schaalbare, uniforme productie van organoïden die biologische functies nabootsen. Hun onderzoek is onlangs geweest gepubliceerd in het journaal Natuurcommunicatie.

Organoïden zijn driedimensionale cellulaire constructies die de functies van menselijke organen nabootsen, en trekken veel aandacht op het gebied van de ontwikkeling van menselijke organen, ziektemodellering en onderzoek naar regeneratieve geneeskunde. De heterogeniteit en lage reproduceerbaarheid van organoïden vormen echter uitdagingen voor hun schaalbare productie, waardoor hun praktische toepassing in klinische onderzoeken en geneesmiddelenontwikkelingsprocessen wordt beperkt. Bovendien worden de huidige technologieën geconfronteerd met beperkingen bij het op grote schaal produceren van organoïden, waardoor ze niet kunnen voldoen aan de industriële eisen.

Om deze uitdagingen aan te pakken heeft het onderzoeksteam een ​​platform ontwikkeld genaamd UniMat (Uniform and Mature Organoid Culture Platform), dat de schaalbare productie van volwassen organoïden mogelijk maakt. Dit platform wordt geïmplementeerd met behulp van een driedimensionaal ontwikkeld membraan gemaakt van extreem fijne nanovezels – ongeveer 1/200 van de breedte van een mensenhaar – en biedt een structurele omgeving die uniforme organoïdevorming mogelijk maakt en tegelijkertijd de levering van voedingsstoffen en differentiatiefactoren verbetert door materiaaldoorlaatbaarheid. wat cruciaal is voor de differentiatie en rijping van organoïden.

Met behulp van UniMat produceerde het team met succes nierorganoïden met nefronstructuren en bloedvaten die vergelijkbaar zijn met die in menselijke nieren, uit door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen, waardoor een consistente kwaliteit werd bereikt en de productie-efficiëntie aanzienlijk werd verbeterd. Bovendien gebruikten ze UniMat om een ​​model voor polycystische nierziekten op te stellen, waarmee ze het potentieel aantoonden voor gestandaardiseerde, op organoïden gebaseerde ziektemodellering en medicijnevaluatie.

Het team werd geleid door professor Dong Sung Kim en onderzoeker Dohui Kim van de afdeling Werktuigbouwkunde van POSTECH (Pohang University of Science and Technology), en werd uitgevoerd in samenwerking met professor Tae-Eun Park en onderzoeker Hyeonji Lim van de afdeling Werktuigbouwkunde. Biomedische technologie bij UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology).

Professor Kim van POSTECH, die het onderzoek leidde, legde het belang van het onderzoek uit: “Door deze onderzoeksresultaten versnellen we niet alleen op organoïden gebaseerde R&D die een hoge reproduceerbaarheid en betrouwbaarheid vereist, maar we verwachten ook een significante bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van alternatieve dierproefmethoden, die steeds meer aandacht krijgen.

“Door zowel de kwaliteitsborging als de schaalbare productie-uitdagingen van organoïden met UniMat aan te pakken, hebben we de basis gelegd voor de praktische toepassing van organoïden in de klinische en farmaceutische industrie.”