人类迷你肺模仿动物对纳米材料的反应
曼彻斯特大学科学家培育的人类迷你肺可以模仿动物在接触某些纳米材料时的反应。 该大学医学纳米技术中心纳米细胞生物学实验室的研究发表在有影响力的期刊上 今日纳米。 细胞生物学家和纳米毒理学家 Sandra Vranic 博士领导的团队认为，虽然预计不会完全取代动物模型，但人类类器官可能很快就会导致研究动物数量大幅减少。 肺类器官是在人类干细胞培养皿中生长的，是多细胞的三维结构，旨在重建人体组织的关键特征，例如细胞复杂性和结构。 它们越来越多地用于更好地了解各种肺部疾病，从囊性纤维化到肺癌，以及包括 SARS-CoV-2 在内的传染病。 然而，迄今为止，它们捕获组织对纳米材料暴露的反应的能力尚未得到证实。 为了将类器官模型暴露于碳基纳米材料中，Vranic 博士小组的首席科学家 Rahaf Issa 博士开发了一种方法，可以将纳米材料精确剂量和显微注射到类器官的管腔中。 它模拟了现实生活中肺尖上皮的暴露，肺尖肺上皮是肺部呼吸道内衬细胞的最外层。 现有的动物研究数据表明，一种长而坚硬的多壁碳纳米管（MWCNT）会对肺部造成不利影响，导致持续的炎症和纤维化——一种严重的肺部不可逆疤痕类型。 使用相同的生物学终点，该团队的人类肺类器官表现出类似的生物学反应，这验证了它们作为预测肺组织中纳米材料驱动的反应的工具。 人类类器官可以更好地理解纳米材料与模型组织的相互作用，但在细胞水平上。 氧化石墨烯（GO）是一种扁平、薄而柔韧的碳纳米材料，人们发现它可以暂时被困在呼吸系统产生的一种叫做分泌性粘蛋白的物质中，以免受到伤害。 相比之下，多壁碳纳米管诱导与肺泡细胞更持久的相互作用，粘蛋白分泌更有限，并导致纤维组织的生长。 在进一步的开发中，大学医学纳米技术中心的 Issa 博士和 Vranic 正在开发和研究一种突破性的人类肺类器官，该类器官也含有集成的免疫细胞成分。 Vranic 博士说：“通过进一步验证、延长暴露时间以及加入免疫成分，人肺类器官可以大大减少纳米毒理学研究中对动物的需求。 “3R 原则的制定是为了鼓励人道的动物研究，即替代、减少和改进，现已纳入英国和许多其他国家的法律。 “公众态度始终表明，对动物研究的支持取决于 3R 的实施。” 目前使用二维细胞培养模型对纳米材料进行的“二维测试”提供了对细胞效应的一些理解，但它们过于简单化，因为它只能部分描述细胞彼此通信的复杂方式。 它当然不能代表人类肺上皮的复杂性，并且可能歪曲纳米材料的潜在毒性，无论好坏。 尽管在可预见的未来研究中仍然需要动物，但“3D”类器官在我们的研究领域以及更广泛的研究中作为人类等同物和动物替代品仍然是一个令人兴奋的前景。” 曼彻斯特大学纳米医学系主任 Kostas Kostarelos 教授 来源： 期刊参考： 2024-04-27 10:05:00 1714212806 #人类迷你肺模仿动物对纳米材料的反应
首次利用怀孕期间收集的细胞创建类器官
一组研究人员首次成功地利用从羊水中获得的细胞开发出不同类型的类器官，而无需中断妊娠。 英国伦敦大学学院的作者表示，这一进展有助于更好地了解怀孕期间发育的最后阶段，推进对先天异常的研究，进而促进个性化医疗的发展。 该研究发表在《自然医学》杂志上。 该研究的作者 Paolo De Coppi 和 Mattia Gerli 在新闻发布会上解释说，这些类器官可能提供一种了解妊娠后期发育的方法，并有助于研究先天性异常。 “我们从羊水细胞中创建的类器官表现出它们所代表的组织的许多功能，包括基因和蛋白质表达。它们将使我们能够研究发育过程中发生的情况，无论是健康还是疾病，这在以前是不可能的。 Gerli 说：“我们对人类妊娠晚期知之甚少，因此开辟产前医学的新领域是非常令人兴奋的。”Gerli 指出，具体来说，我们已经开发出了“来自祖细胞的小肠、肾脏和肺部的类器官”相关新闻 标准 否 他们发现了唐氏 RI 患者记忆和学习问题的根源。有许多干预措施可以帮助唐氏综合症患者独立生活，但只有少数是药理学的。这些类器官，De Coppi 补充道，他们是可扩展的并且可以“功能成熟，这提供了有关妊娠过程的宝贵信息。”专家们一致认为，这些信息对于再生医学和个性化疾病建模具有巨大潜力。 伊万·费尔南德斯告诉《科学》杂志：“这一进展将使这项研究能够在持续怀孕期间进行，能够在未来提供临时解决方案，并在怀孕期间进行实时分析，这可能会导致更加个性化和有效的治疗。”媒体中心维加，阿斯图里亚斯公国生物库（BioPA）科学主任和 ISCIII 国家生物库和生物模型平台类器官中心协调员。 为了评估如何使用类器官来治疗先天性疾病，该团队与比利时鲁汶大学的研究人员合作，研究患有 CDH 的婴儿的发育情况，这种疾病是膈肌上的一个洞导致肠道和肝脏等器官受损。进入胸部，对肺部施加压力并干扰健康生长。 将治疗前后 CDH 婴儿的类器官与健康婴儿的类器官进行比较，以研究每组的生物学特征。 正如预期的那样，治疗前和健康的 CDH 类器官之间的发育存在显着差异。 但治疗后 CDH 组的类器官更接近健康的类器官，可以在细胞水平上评估治疗的有效性。 Giovanni Giobbe、Mattia Gerli 博士、Paolo De Coppi 教授和 Giuseppe Cala。 伦敦大学学院“这是我们第一次能够在孩子出生前对先天性疾病进行功能评估，这是产前医学的重大进步。 诊断通常基于超声或 MRI 等成像以及遗传分析。 当我们见到接受产前诊断的家庭时，我们通常无法告诉他们太多有关结果的信息，因为每个案例都不同。 Di Coppi 说：“我们并不是说我们可以做到这一点，但研究功能性产前类器官的能力是提供更详细的预后并希望在未来提供更有效的治疗的可能性的第一步。” 类器官它们是由人类干细胞创建的三维模型，类似于胎儿样组织。 […]
产生了第一个可用于对抗不孕症的小鼠类器官
治疗性功能障碍的新领域 不孕症 男性似乎来自以色列的研究：以色列特拉维夫巴伊兰大学的研究人员在 Nitzan Gonen 博士的领导下，历史上首次创造了 楷模 的 睾丸 人造的来自细胞 睾丸 不成熟的 取自小鼠 新生儿。 然后他们尝试使用细胞做同样的事情 睾丸 取自该州的老鼠 胚胎的 乙醚 成人，结果截然不同。 一旦插入特殊的培养基中，细胞就会获得相同的 组织 便携的 存在于真正的性腺中，并发育出复杂的结构，即曲细精管。 这项研究中开发的技术将使更好地研究男性性疾病和功能障碍成为可能，并且如果用人类细胞复制的话，可以 对抗男性不育症的有效帮助。 人造睾丸是如何制造的 这 睾丸 它们是主要的男性性器官，负责精子和精子的产生、储存和成熟（精子发生）以及雄激素（主要是睾酮）的合成。 迄今为止，还没有模型，或者更确切地说，根本没有模型。 体外 这将使研究这些器官的功能成为可能，例如了解遗传病理或性功能障碍的起源机制。 要创建这些 类器官 （有组织的细胞结构，模拟参考器官中存在的组织，就好像它们是微型器官模型一样 奥格微缩模型），研究人员从新生小鼠身上取出“未成熟”的睾丸细胞，也就是说尚未分化，并将它们置于富含酶、营养物质和能源的特定培养基中。 仅仅两天后，细胞开始发育生精小管，并组织成类似于真正性腺的结构。 除了结构相似之外， 功能相似性。 首先，在培养期间，生殖细胞分化为精子所必需的支持细胞和负责睾酮产生的间质细胞成熟。 精子的产生尚未得到证实 经过九个星期的修炼，在我倒下之前，我 人工睾丸 它们也达到了与同“年龄”的活体小鼠相当的成熟阶段。 有趣的是，在这种情况下，九周已经足够了：小鼠的精子发生只需要大约 35 天，这个时间在研究过程中基本上达到并超过了。 理论上，如此短的培养时间足以产生小鼠精子和精子。 到目前为止，该研究尚未证实有关精子发生的信息，但已检测到减数分裂（产生精子的细胞分裂过程）的一些标记（生物指标）。 代表着 在尊重培养时间的同时，细胞可以达到成熟阶段并开始产生精子。 作为额外的比较，研究人员重复了测试，试图用取自胚胎和成年小鼠睾丸的细胞创建类器官。 前者虽然能够形成类器官，但产生的睾丸细胞数量较少，这使得大规模研究变得更加困难； 而成年小鼠的小鼠既没有分化也没有组织，因此它们不能像其他两种小鼠那样形成类器官。 […]
首先，类器官模型类似于胚胎大脑和脊髓的所有三个部分
第一个有组织的干细胞培养模型，类似于胚胎大脑和脊髓的所有三个部分，并产生人类中枢神经系统早期阶段的完整模型，由英国大学的工程师和生物学家团队开发。密歇根大学 (UM)、魏茨曼科学研究所和宾夕法尼亚大学 (UPenn)。 密歇根大学机械工程学教授付建平博士说：“这样的模型将为基础研究打开大门，以了解人类中枢神经系统的早期发育以及它在不同疾病中如何出错。” 该作品发表于 自然 在论文中，“使用微流体梯度的图案化人类神经管模型。” “我们不仅试图了解人类大脑发育的基本生物学，还试图了解疾病——为什么我们会患上与大脑相关的疾病、它们的病理学，以及我们如何提出有效的策略来治疗这些疾病，”郭利明说，他与宾夕法尼亚大学神经科学佩雷尔曼教授宋红军博士一起开发了细胞生长和引导的方案，并表征了该模型的结构和细胞特征。 人脑和脊髓类器官目前用于研究神经系统和神经精神疾病，但它们通常模仿中枢神经系统的一部分，而且是杂乱无章的。 更具体地说，它们“未能在三维 (3D) 管状几何结构中沿头尾轴 (R–C) 和背腹轴 (D–V) 重现神经模式，这是 NT 发育的标志。” 相比之下，这个新模型同时概括了胚胎大脑和脊髓所有三个部分的发育——这是以前的模型中尚未实现的。 虽然该模型忠实于大脑和脊髓早期发育的许多方面，但研究小组注意到了几个重要的差异。 首先，神经管的形成——中枢神经系统发育的第一阶段——是非常不同的。 该模型不能用于模拟因神经管闭合不当而引起的疾病，例如脊柱裂。 相反，该模型从一排干细胞开始，其大小与 4 周大胚胎中的神经管大致相同——长约 4 毫米，宽 0.2 毫米。 研究小组将这些细胞粘在一个带有微小通道的芯片上，他们用这些通道引入材料，使干细胞能够生长并引导它们构建中枢神经系统。 然后，研究小组添加了一种凝胶，使细胞能够在三维空间中生长，并添加化学信号，促使它们成为神经细胞的前体。 作为响应，细胞形成管状结构。 接下来，他们引入了化学信号，帮助细胞识别它们在结构中的位置，并发展为更专门的细胞类型。 结果，该系统自我组织起来，以反映胚胎发育的方式模仿前脑、中脑、后脑和脊髓。 这些细胞生长了 40 天，模拟受精后约 11 周的中枢神经系统发育。 这次，特定基因在脊髓发育中的作用得到了证明，并揭示了早期人类神经系统中的某些细胞类型如何分化成具有特殊功能的不同细胞。 该团队计划利用该模型利用患者来源的干细胞来研究不同的人类大脑疾病。 密歇根大学机械工程博士后薛旭峰希望继续使用这个模型来研究发育过程中大脑不同部分之间的相互作用。 他还对研究大脑如何通过脊髓发送运动指令感兴趣。 这条研究路线可以为瘫痪等疾病提供新的线索，需要神经元连接到工作回路中——这是本研究中没有观察到的。 波士顿科学博物馆的生物伦理学家 Insoo Hyun 并未参与这项研究，他指出，此类实验在获准继续进行之前会经过严格审查。 “研究小组必须清楚他们试图回答的科学问题，并且他们在模型中允许的发展程度是回答问题的最低程度，”他说。 该模型不包括周围神经或功能性神经回路，这些特征对于人类体验环境和处理这种体验的能力至关重要。 该系统有潜力增进我们对大脑发育和发育性脑疾病的了解。 它还可用于测试潜在的治疗方法。 由于它适用于源自成人的干细胞，因此可能有助于探索针对个体患者的治疗方案。 2024-02-26 21:14:47 […]
科学家在实验室制造出人造睾丸！
实验室生产的人工睾丸将使研究器官发育和相关疾病成为可能。 它们应该促进精子的产生，以对抗不育症。 睾丸负责产生精子和合成睾酮。 然而，睾丸发育和功能的异常会导致性发育障碍和性发育障碍。 不育 男性。 全球大约十二分之一的育龄男性经历不孕问题。 型号人造器官 （类器官）类似于自然器官，使得研究其发育和相关疾病成为可能。 不孕不育：阴茎大小最终很重要 以色列研究人员成功地创造了类似于天然睾丸管状结构的微小器官。 研究结果发表在国际生物科学杂志。 研究小组从新生小鼠身上收集了未成熟的睾丸细胞。 这些细胞在实验室成功培养了九周，理论上足够完成生产过程 精子 和的 分泌的分泌荷尔蒙荷尔蒙。 治疗男性不育症的希望 科学家们还不知道这个模型是否真的会产生精子，但他们已经注意到精子开始的迹象。 减数分裂减数分裂，在此过程中 配子产生配子。 研究人员现在希望能够从人类样本中生产睾丸类器官，以治疗不孕症。 « 的发展 癌症青春期前男孩的癌症，随后进行治疗 化疗化疗和 放射治疗放射治疗导致三分之一男孩不育 “， 他们写。 目标是培养这些类器官 活检对患有癌症的儿童进行活组织检查并产生 有生育能力的精子。 1708942935 #科学家在实验室制造出人造睾丸 2024-02-26 10:17:42
他们从人类胎儿脑组织中设计出类器官
领导的团队 马克西玛公主小儿肿瘤中心 和 胡布雷希特研究所 （荷兰）利用人类胎儿脑组织生成了小型 3D 大脑模型——类器官。 到目前为止，这些大脑类器官——试图在微型尺度上模仿真实的器官——是在实验室中使用多能干细胞或胚胎干细胞培育的。 新技术发表在杂志上细胞‘，允许脑组织区域 能够自组织成三维大脑结构。 作者使用这些类器官和 CRISPR-Cas9 工具来模拟一种脑肿瘤——胶质母细胞瘤的发展，并观察它对不同药物的反应。 类器官具有一定的特征和一定程度的复杂性，使科学家能够在实验室中对器官的功能进行精密建模。 它们可以直接由组织细胞形成。 科学家还可以“引导”干细胞（发现于 胚胎或某些成人组织中）以便它们发育直到成为他们想要研究的器官。 到目前为止，大脑类器官是在实验室中通过诱导胚胎或多能干细胞生长直至形成代表大脑不同区域的结构来培养的。 他们将使用特定的分子混合物来尝试模仿大脑的自然发育，并开发出“食谱« 对于每种鸡尾酒都需要进行大量研究。 研究人员领导的 黛利拉·亨德里克斯、汉斯·克莱弗斯和贝内黛塔·阿特贾尼我们惊讶地发现，使用小块胎儿脑组织而不是单个细胞对于生长迷你大脑至关重要。 研究人员澄清，使用的人类胎儿组织 源自妊娠 12 至 15 周期间的健康堕胎材料，来自完全匿名的捐赠者。 匿名妇女自愿捐献组织，并事先知情同意。 他们被告知，这些材料将仅用于研究目的，研究包括了解器官如何正常发育，包括从捐赠的材料中生长细胞的可能性。 “到目前为止，我们可以从大多数人体器官中获得类器官，但不能从大脑中获得； “我们现在也能够克服这个障碍，这真的很令人兴奋，”克莱弗斯补充道。 为了生长其他微型器官，例如肠道，通常将原始组织分解成单个细胞。 研究小组发现，这些碎片可以自组织成类器官，而不是研究胎儿脑组织的小碎片。 大脑类器官大约有米粒大小。z。 该组织的三维组成很复杂，包含几种不同类型的脑细胞。 人脑 科学家们强调，大脑类器官含有许多所谓的外部放射状胶质细胞， 在人类和我们的进化祖先中发现的一种细胞。 这强调了类器官与人脑及其在研究中的用途的密切相似性。 整个脑组织还产生形成细胞外基质的蛋白质，细胞外基质是细胞周围的一种“支架”。 我们现在可以更轻松地研究发育中的大脑如何扩展，并观察不同细胞类型及其环境的作用。 贝内黛塔·阿特贾尼 马克西玛公主小儿肿瘤中心 «从胎儿组织中获得的脑类器官是研究人类大脑发育的宝贵新工具。 Benedetta Artegiani 强调说：“现在我们可以更轻松地研究发育中的大脑如何扩展，并观察不同细胞类型及其环境的作用。” “我们新的组织源性大脑模型使我们能够更好地了解发育中的大脑如何调节细胞身份。 “它还可以帮助了解这一过程中的错误如何导致小头畸形等神经发育疾病，以及发育脱轨可能导致的其他疾病，包括儿童脑癌。” 研究小组认为，这些蛋白质可能是脑组织碎片能够自组织成三维大脑结构的原因。 类器官中细胞外基质的存在将有助于进一步研究脑细胞的环境以及当出现问题时会发生什么。 类器官可以在揭示大脑发育分子网络方面发挥重要作用 研究人员还发现，组织来源的类器官保留了它们所来源的特定大脑区域的一些特征。 因此，它们对已知在大脑发育中发挥重要作用的信号分子做出反应。 […]