مهندسی ارگانوئیدهای جزایر پانکراسی انسانی از iPSCs با استفاده از پلت فرم organ-on-a-chip

تاریخ انتشار: چهارشنبه 26 تیر 1398 | امتیاز: Article Rating

 سلول های جزایر پانکراسی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان انسانی(hPSC) منابع امیدوار کننده ای را برای مطالعات دیابت، درمان های سلولی و غربالگری های دارویی ارائه می دهند. اخیرا، ارگانوئیدهای مشتق از hPSC کلاس جدیدی از مدل های برون تنی اندام را برای مدل سازی بیماری و پزشکی بازساختی ارائه کرده اند. با این حال، ساخت ارگانوئیدهای زیست تقلید جزایر پانکراسی انسانی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان به صورت یک چالش باقی مانده است. در این جا ما یک استراتژی جدید را برای مهندسی ارگانوئیدهای جزایر پانکراسی انسانی از سلول های بنیادی پرتوان القایی(hiPSCs) با استفاده از پلت فرم organ-on-a-chip ترکیب شده با اصول تکوینی سلول های بنیادی ارائه می کنیم. این میکروسیستم حاوی چند لایه از دستگاه میکروفلوئیدیک است که اجازه تجمع قابل کنترل اجسام جنینی(EBs)، تمایز پانکراسی درجا و تولید ارگانوئیدهای ناهمگون جزایر پانکراسی به طور موازی و در کشت سه بعدی دینامیک در یک سیستم را می دهد. ارگانوئیدهای جزایر پانکراسی تولید شده حاوی سلول های شبه آلفا و بتای خاص جزایر هستند که رشد و زنده مانی سلولی مطلوبی را نشان می دهند. هم چنین آن ها بیان تقویت شده ژن ها و پروتئین های خاص سلول های بتای پانکراسی(PDX1 و NKX6.1) و ژن افزایش یافته INS خاص هورمون سلول های بتا و بیان پروتئین C-پپتید تحت شرایط کشت سه بعدی دینامیک را در مقایسه با کشت استاتیک را نشان می دهد. علاوه براین، ارگانوئیدهای جزایر ترشح انسولین تحریک شده با گلوکز(GSIS) حساس تر و نفوذ یون کلسیم بالاتری را نشانن می دهد که بیان کننده نقش زیست تقلید جریان مکانیکی در پیشبرد تمایز سلول های اندوکرین و بلوغ ارگانوئیدهای جزایر است. این سیستم islet-on-a-chip قوی است و برای تصویربرداری لحظه ای و ردیابی درجای رشد ارگانوئیدهای جزایر پانکراسی منعطف است که ممکن است پلت فرم امیدوار کننده ای را برای مهندسی ارگانوئید، مدل سازی بیماری، تست دارو و طب بازساختی ارائه دهد.

Lab Chip. 2019 Mar 13;19(6):948-958. doi: 10.1039/c8lc01298a.

Engineering human islet organoids from iPSCs using an organ-on-chip platform.

Tao T1, Wang Y, Chen W, Li Z, Su W, Guo Y, Deng P, Qin J.

Abstract

Human pluripotent stem cell (hPSC)-derived islet cells provide promising resources for diabetes studies, cell replacement treatment and drug screening. Recently, hPSC-derived organoids have represented a new class of in vitro organ models for disease modeling and regenerative medicine. However, rebuilding biomimetic human islet organoids from hPSCs remains challenging. Here, we present a new strategy to engineer human islet organoids derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) using an organ-on-a-chip platform combined with stem cell developmental principles. The microsystem contains a multi-layer microfluidic device that allows controllable aggregation of embryoid bodies (EBs), in situ pancreatic differentiation and generation of heterogeneous islet organoids in parallel under perfused 3D culture in a single device. The generated islet organoids contain heterogeneous islet-specific α and β-like cells that exhibit favorable growth and cell viability. They also show enhanced expression of pancreatic β-cell specific genes and proteins (PDX1 and NKX6.1) and increased β-cell hormone specific INS gene and C-peptide protein expressions under perfused 3D culture conditions compared to static cultures. In addition, the islet organoids exhibit more sensitive glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and higher Ca2+ flux, indicating the role of biomimetic mechanical flow in promoting endocrine cell differentiation and maturation of islet organoids. This islet-on-a-chip system is robust and amenable to real-time imaging and in situ tracking of islet organoid growth, which may provide a promising platform for organoid engineering, disease modeling, drug testing and regenerative medicine.

PMID: 30719525
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان