Erweiterung der Möglichkeiten mit Mikroorganosphären

Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Xiling Shen, Ph.D., Chief Scientific Officer und Professor am Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI), hat eine neue Ebene in der Entwicklung von Patientenmodellen erreicht. Sie haben verbesserte Methoden zur Erzeugung von Mikroorganosphären (MOS) entwickelt und gezeigt, dass diese MOS überlegene Fähigkeiten für eine Vielzahl von klinischen Anwendungen haben. Wie in einer kürzlich veröffentlichten Veröffentlichung in dokumentiert Stammzellberichtekönnen ihre MOS als Patienten-Avatare für Studien verwendet werden, die eine direkte Virusinfektion, das Eindringen von Immunzellen und das Hochdurchsatz-Screening von therapeutischen Arzneimitteln umfassen, was mit herkömmlichen, von Patienten abgeleiteten Modellen nicht möglich ist.

Das Team von Dr. Shen hat eine mikrofluidische Emulsionstechnologie zur Herstellung von MOS entwickelt, bei denen es sich um winzige nanolitergroße Basalmembranextrakt (BME)-Tröpfchen handelt, die aus Gewebezellmischungen bestehen, die in einem schnellen Tempo von einem automatisierten Gerät erzeugt werden können. Nachdem die Tröpfchen erzeugt wurden, wird überschüssiges Öl durch einen innovativen Membran-Demulgierungsprozess entfernt, wodurch Tausende von viskosen Tröpfchen mit einheitlicher Größe zurückbleiben, die winzige 3-D-Gewebestrukturen enthalten.

Das Team demonstrierte anschließend einzigartige MOS-Fähigkeiten und -Merkmale in mehreren einzigartigen Experimenten. Sie konnten zeigen, dass die MOS aus einer Vielzahl unterschiedlicher Gewebequellen erzeugt werden konnten und die resultierende MOS die Beibehaltung der histopathologischen Morphologie, die Fähigkeit zur Differenzierung und genetischen Expression sowie die Fähigkeit hatte, wie bei herkömmlichen Organoiden eingefroren und subkultiviert zu werden .

Es wurden Experimente durchgeführt, um die Fähigkeit zu testen, MOS mit Viren zu infizieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Organoiden kann MOS direkt mit Viren infiziert werden, ohne dass Zellen aus dem umgebenden BME-Gerüst entfernt und suspendiert werden müssen, wodurch der Prozess der Virusinfektion des Wirtsgewebes wiederholt wird. Dr. Shens Team war in der Lage, einen MOS-Atlas menschlicher Atmungs- und Verdauungsgewebe aus Patientenautopsien zu erstellen und diese mit SARS-COV-2-Viren zu infizieren, gefolgt von einem Arzneimittelscreening, um Arzneimittel zu identifizieren, die die Virusinfektion und -replikation in diesen Geweben blockieren.

MOS bieten auch eine einzigartige Plattform für die Erforschung und Entwicklung von Immunzelltherapien. Innerhalb der natürlichen Diffusionsgrenze von vaskularisiertem Gewebe ermöglichte tumorabgeleitetes MOS eine ausreichende Penetration durch therapeutische Immun-T-Zellen wie CAR-T, was einen neuartigen T-Zell-Potenz-Assay ermöglichte, um die Tumorabtötung durch die manipulierten T-Zellen zu bewerten. Ein solches Modell wäre sehr nützlich bei der Untersuchung der Ansprechbarkeit von Tumoren und bei der Entwicklung von Anti-Tumor-Immunzelltherapien.

MOS könnte weiter mit Deep-Learning-Bildgebungsanalysen für schnelle Arzneimitteltests von kleinen und heterogenen klinischen Tumorbiopsien integriert werden. Darüber hinaus war der Algorithmus in der Lage, zytotoxische vs. zytostatische Arzneimittelwirkungen und arzneimittelresistente Klone zu unterscheiden, die zu einem späteren Rückfall führen werden. Diese bahnbrechende Fähigkeit wird den Weg für den Einsatz von MOS in der Klinik ebnen, um therapeutische Entscheidungen zu treffen.

„Dr. Shen und sein Team verfeinern und verbessern die MOS-Technologie weiter und heben ihre Vielseitigkeit hervor, nicht nur als physiologisches Modell für das Screening potenzieller personalisierter Behandlungen, sondern auch für Krankheitsstudien und eine Vielzahl anderer Anwendungen“, sagte Ali Khademhosseini, Ph.D., Direktor und CEO von TIBI. „Es scheint die Welle der Zukunft für die Präzisionsmedizin zu sein.“

Bereitgestellt vom Terasaki Institute for Biomedical Innovation