Ny plantebaseret gel til at fremskynde vækst af miniorganer, forbedre kræftbehandlingen

Monash University-forskere har skabt verdens første bioaktive plantebaserede nanocellulosehydrogel til at understøtte vækst af organoider og bidrage væsentligt til at reducere omkostningerne ved undersøgelser af kræft og COVID-19.

Denne opdagelse af forskere ved BioPRIA (Bioresource Processing Institute of Australia), Monash University's Department of Chemical Engineering og Monash Biomedicine Discovery Institute vil udvikle organoider billigere, hurtigere og mere etisk.

Hydrogelen kan også forbedre lægemiddelscreening og sygdomsmodellering for infektionssygdomme, ligesom COVID-19; stofskiftesygdomme, såsom fedme og diabetes; og kræft.

Fundene, udgivet i Avanceret Videnskab , fremstår som et lovende fund for vækst af organoider til væsentlige laboratorietests over hele verden. Med yderligere test, denne hydrogel kan være tilgængelig for forskere og sundhedsprofessionelle over hele verden på mindre end 12 måneder.

Nanocellulosegeler koster kun cents for hver 10 ml brugt, sammenlignet med $600 eller mere for den nuværende guldstandard.

Først og fremmest, nanocellulosegeler er fuldstændig plantebaserede, forebyggelse af høst af dyreorganer og ukendte biomolekyler til enhver avanceret medicinsk testning.

Professor Gil Garnier og Dr. Rodrigo Curvello fra BioPRIA fra Monash University's Department of Chemical Engineering ledede undersøgelsen.

"Organoider giver en robust model for nøgleapplikationer inden for biomedicin, herunder lægemiddelscreening og sygdomsmodellering. Men de nuværende metoder forbliver dyre, biokemisk variabel og udefineret, "Professor Garnier, Direktør for BioPRIA, sagde.

"Dette er store forhindringer for grundlæggende forskningsundersøgelser og oversættelse af organoider til klinikker. Alternative matricer, der er i stand til at opretholde organoide systemer, er nødvendige for at reducere omkostningerne drastisk og for at eliminere upålideligheden af ​​ukendte biomolekyler.

"Da nanocellulosehydrogel er dyrefri, dens sammensætning er styret perfekt og reproducerbar – i modsætning til de nuværende fremskridt – og efterligner fuldt ud de menneskelige kropsforhold."

Organoider er tredimensionelle, miniaturiserede og forenklede versioner af organer produceret in vitro, der kan replikere adfærd og funktionaliteter af udviklede organer.

Almindeligvis omtalt som 'organer i et fad' eller 'miniorganer', organoider er et glimrende værktøj til at studere grundlæggende biologiske processer. Gennem organoider, vi kan forstå, hvordan celler interagerer i et organ, hvordan sygdomme påvirker dem og virkningerne af lægemidler i sygdomsreduktion.

Organoider dannes fra embryonale, voksen, pluripotente eller inducerede pluripotente stamceller, såvel som fra primært sundt eller kræftvæv. Til langvarig brug, organoider er almindeligvis indlejret i en Engelbreth-Holm Swarm (EHS) matrix afledt af den rekonstituerede basalmembran af musesarkom.

I øjeblikket, organoid kultur er afhængig af dette dyre og udefinerede tumor-afledte materiale, der hindrer dets anvendelse i high-throughput screening, regenerativ medicin og diagnostik.

"Vores undersøgelse var i det væsentlige i stand til at bruge en konstrueret plantebaseret nanocellulosehydrogel, der kan replikere væksten af ​​tyndtarmsorganoider afledt af mus, " sagde Dr. Curvello.

"Det er i det væsentlige lavet af 99,9% vand og kun 0,1% faste stoffer, funktionaliseret med et enkelt celle adhæsivt peptid. Cellulose nanofibre er forbundet med salte, der giver det mikromiljø, der er nødvendigt for tyndtarms organoid vækst og spredning.

"Konstrueret nanocellulosegel repræsenterer et bæredygtigt alternativ til væksten af ​​organoider, at bidrage til at reducere omkostningerne til undersøgelser af sygdomme af global bekymring især i udviklingslande."