Nieuwe plantaardige gel om de groei van ‘mini-organen’ te versnellen en de behandeling van kanker te verbeteren

Onderzoekers van Monash University hebben ’s werelds eerste bioactieve plantaardige nanocellulose-hydrogel gemaakt om de groei van organoïden te ondersteunen en de kosten van onderzoek naar kanker en COVID-19 aanzienlijk te verlagen.

Deze ontdekking door onderzoekers van BioPRIA (Bioresource Processing Institute of Australia), Monash University’s Department of Chemical Engineering en het Monash Biomedicine Discovery Institute zullen organoïden goedkoper, sneller en ethischer ontwikkelen.

De hydrogel kan ook het screenen van geneesmiddelen en ziektemodellering voor infectieziekten, zoals COVID-19, verbeteren; stofwisselingsziekten, zoals obesitas en diabetes; en kanker.

De bevindingen, gepubliceerd in Geavanceerde wetenschap, komen naar voren als een veelbelovende bevinding voor de groei van organoïden voor essentiële laboratoriumtests over de hele wereld. Met aanvullende tests zou deze hydrogel in minder dan 12 maanden beschikbaar kunnen zijn voor onderzoekers en gezondheidswerkers over de hele wereld.

Nanocellulosegels kosten slechts cent voor elke 10 ml die wordt gebruikt, vergeleken met $ 600 of meer voor de huidige gouden standaard.

Bovenal zijn nanocellulosegels volledig plantaardig, waardoor het oogsten van dierlijke organen en onbekende biomoleculen wordt voorkomen voor geavanceerde medische tests.

Professor Gil Garnier en Dr. Rodrigo Curvello van BioPRIA van de afdeling Chemische Technologie van Monash University leidden het onderzoek.

“Organoïden bieden een robuust model voor belangrijke toepassingen in de biogeneeskunde, inclusief screening van geneesmiddelen en ziektemodellering. Maar de huidige benaderingen blijven duur, biochemisch variabel en ongedefinieerd”, zei professor Garnier, directeur van BioPRIA.

“Dit zijn grote obstakels voor fundamenteel onderzoek en de vertaling van organoïden naar klinieken. Alternatieve matrices die organoïdesystemen kunnen ondersteunen, zijn nodig om de kosten drastisch te verlagen en de onbetrouwbaarheid van onbekende biomoleculen te elimineren.

“Omdat nanocellulose-hydrogel diervrij is, is de samenstelling ervan perfect gecontroleerd en reproduceerbaar – in tegenstelling tot de huidige vooruitgang – en bootst het de toestand van het menselijk lichaam volledig na.”

Organoïden zijn driedimensionale, geminiaturiseerde en vereenvoudigde versies van in vitro geproduceerde organen die gedragingen en functionaliteiten van ontwikkelde organen kunnen repliceren.

Organoïden, die gewoonlijk ‘organen in een gerecht’ of ‘mini-organen’ worden genoemd, zijn een uitstekend hulpmiddel om biologische basisprocessen te bestuderen. Door middel van organoïden kunnen we begrijpen hoe cellen in een orgaan op elkaar inwerken, hoe ziekten hen beïnvloeden en de effecten van medicijnen bij het verminderen van ziekten.

Organoïden worden gegenereerd uit embryonale, volwassen, pluripotente of geïnduceerde pluripotente stamcellen, evenals uit primaire gezonde of kankerachtige weefsels. Voor langdurig gebruik worden organoïden gewoonlijk ingebed in een Engelbreth-Holm Swarm (EHS) -matrix die is afgeleid van het gereconstitueerde basismembraan van muizensarcoom.

Momenteel is organoïde kweek afhankelijk van dit dure en ongedefinieerde tumor-afgeleide materiaal dat de toepassing ervan in high-throughput screening, regeneratieve geneeskunde en diagnostiek belemmert.

“Onze studie was in wezen in staat om een ​​gemanipuleerde plantaardige nanocellulose-hydrogel te gebruiken die de groei van dunne darmorganoïden afgeleid van muizen kan repliceren,” zei Dr. Curvello.

“Het is in wezen gemaakt van 99,9% water en slechts 0,1% vaste stof, gefunctionaliseerd met een eencellige adhesieve peptide. Cellulose nanovezels zijn gekoppeld aan zouten die de micro-omgeving bieden die nodig is voor de groei en proliferatie van organoïden in de dunne darm.

“Engineered nanocellulose-gel is een duurzaam alternatief voor de groei van organoïden en draagt ​​bij aan het verlagen van de kosten van studies naar ziekten van mondiaal belang, met name in ontwikkelingslanden.”