Tissue Engineering 3D iPSC-derived human hepatic organoids

Mange sykdommer eller skader må behandles med vevs- eller organtransplantasjon, men mangelen på donororganer er et stort internasjonalt problem. Store fremskritt har skjedd når det gjelder å lage ulike kroppsceller fra stamceller i laboratoriet. Dette åpner muligheten for å kunne konstruere komplisert vev og til og med organer som kan brukes til transplantasjon eller til å teste ut nye medisiner. For å kunne gjennomføre dette trengs spesielle teknologier. Vi har i vårt prosjekt produsert et "proof of concept" for å lage syntetisk 3D-levervev. Vevet vi har laget viser forbedrede funksjonsnivåer sammenlignet med nåværende 2D-cellemodeller (som raskt mister sin funksjon). Vår nye metode vil kunne løse to store problemer. 1) Den er et alternativ til nåværende cellemodeller dyrket i 2D-plastskåler til medisinutvikling / toksisitetstesting. De eksisterende 2D-modellene gjenspeiler ikke funksjonene til en normal lever, hvilket er en av grunnene til at mange stoffer ikke fungerer i kliniske studier. 2) Vår metode med bruk av såkalte små molekyler, er billigere enn tidligere metoder for å lage syntetiske leverceller. Dette vil løse problemet med begrenset tilgang på syntetiske leverceller og gjøre det lettere å forske på og forstå alvorlige bivirkninger av medisiner og leversykdom. Dette vil komme mange pasienter til gode.

Current cell culture models used to interrogate disease and toxicology etc., rely on conventional 2D static culture systems. In many cases immortalized or tumor derived cell lines are used, these have lost many of the characteristics of the cell type the y are meant to model due to extensive time in culture, which leads to particular homogeneous populations of cells being selected. A more relevant model system is based on primary cells, which have not been exposed to the selective pressures of convention al cell systems of above. But these systems have their innate inadequacies, for example freshly isolated 2D primary hepatocyte monocultures on plastic or collagen rapidly lose polarity and differentiated function. This is a consequence of lose their surr ounding 3D micro-environment, which comprises the extracellular matrix (ECM) and interactions with other crucial non-parenchymal cell types. This phenomenon is not unique to hepatocytes, it has been observed in a number of other primary culture systems in cluding cardiac and kidney. Therefore using advanced tissue engineering (TE) enabling technologies we will arrange stem cell derived progeny in 3-dimensional space to closely resemble, in physiology and composition, for example a functional liver sinusoid . The creation of this, 3D liver organoid, will be developed as to be amenable for high throughput studies on liver function. The physiologically relevant, 3D human organotypic models; offer a considerable advance in medical research and an important alte rnative to animal studies. Additionally by developing in vitro relevant 3D tissue models that recapitulate their native counterparts, could then be translated to either the clinical setting and/ or towards the pharmaceutical arena with 3D organotypic live r models to interrogate disease such as metabolic disorders and infectious agents such as hepatitis. These platforms could be utilised to investigate toxicology and help reduce drug attrition rates.