Ei folosesc lumina pentru a regla expresia genelor în organoizi – Știință Știri

Arată ca nori de furtună se potrivesc pe capul unui ac: organoizii sunt culturi de celule tridimensionale Ele joacă un rol cheie în cercetarea medicală și clinică.

Acest lucru se datorează capacității sale de a reproduce structurile tisulare și funcțiile organelor în placa Petri. Oamenii de știință pot folosi organoizi pentru a înțelege cum apar bolilela fel de organele se dezvoltă si cum drogurile funcționează.

Tehnologiile unicelular permite cercetătorilor să aprofundeze nivelul molecular al celulelor. Cu transcriptomica spațialăputeți observa ce gene dintre organoizi sunt active și Unde peste orar.

The organe miniaturale ei de obicei derivate din celule stem. Acestea sunt celule care nu s-au diferențiat deloc, sau doar minim. Ei pot devin orice tip de celulăla fel de celule cardiace sau renalecelule muschii sau neuronii.

Pentru ca celulele stem să se diferențieze, oamenii de știință le „hrănesc” cu factori de creștere și le plasează într-o soluție nutritivă. Acolo, celulele adunați-vă în grupuri mici și începe să functioneaza si interactioneaza de parcă ar fi într-o țesătură adevărată.

Înainte era aproape imposibil să controlezi acest proces. Dar acum, cercetătorii conduși de Nikolaus Rajewskydirector al Institutului de Biologie a Sistemelor Medicale de la Centrul Max Delbrück din Berlin (MDC-BIMSB), au publicat un articol în Metodele naturii in care descrie tehnologia pe care obisnuiau porniți și controlați procesul și observați-l în timp și spațiu.

„Combinăm transcriptomica spațială cu optogenetica” explică Ivano Legnini, autorul principal. „Acest lucru ne permite amândoi Verifica cel expresia genelor în celulele vii și observându-le comportamentul.”

Senzori pentru activarea sau blocarea genelor

În optogenetică, ‘senzori de lumina naturale sau artificiale în celule. Dacă lumina ajunge la senzori, ei activarea sau blocarea genelor în celule, în funcţie de cum sunt programate.

Legnini a instalat acești senzori de lumină în celule precursori neuronali derivate din celule stem care s-ar uni pentru a forma organoizi neuronali. Pentru a face acest lucru, ea a lucrat cu echipa Organoid Technology Platform, condusă de Agnieszka Rybak-Wolf, și cu Neural Tissue Differentiation Systems Biology Laboratory, condus de Robert Patrick Zinzen. Au vrut să afle cum sistem nervos în ea embrion uman.

Acolo, moleculele cunoscute ca morfogene joacă un rol cheie în proces, semnalând progenitorilor neuronali dacă ar trebui să devină neuroni care funcționează în partea din față a creierului sau în partea din spate a măduvei spinării, de exemplu. The combinație a acestor molecule produce modele tipice de expresie a genelor în timpul dezvoltării.

În studiu, lumina a fost folosită pentru a activa un morfogen numit ariciul sonic. Analizele lor ulterioare cu o singură celulă rezolvate spațial au arătat că celulele au răspuns organizându-se în organoizi cu modele stereotipe.

Lumina a fost generată în două moduri: folosind a microscop laser sau a dispozitiv digital microoglindăpe care grupul lui Rajewsky l-a dezvoltat în colaborare cu Andrew Woehler.

Microscopul cu oglindă este echipat cu un cip conţinând câteva sute de mii oglinzi mici. Aceste oglinzi pot fi programate astfel încât microscopul, spre deosebire de laser, care afectează doar un punct, să producă modele complexe de lumină într-o probă.

Precis, dar ar putea fi îmbunătățit

„Metoda noastră ne permite să reproducem cu mare precizie într-o cutie Petri procesele legate de acestea expresia genelor în țesuturi” spune Legnini, care a început să-și creeze propriul grup de lucru la Human Technopole din Milano (Italia).

Planurile sale pentru grup includ: a rezoluție spațială și temporală îmbunătățită a tehnologiei și să o facă utilizabilă pentru alți organoizi.

Rajewsky, la rândul său, vrea să perfecționeze metoda: „Îmi doresc foarte mult să lucrez cu experți în optogenetică pentru a continua actualizarea tehnologiei și aplicarea acesteia în modele organoide oameni relevante din punct de vedere clinic”.

Drepturi: Creative Commons.