Органоидов киборга открывается редкий вид на ранних стадиях развития

Что происходит в первые дни развития органов? Как сделать небольшой группы клеток организовывать, чтобы стать сердце, мозг или почки? Этот критический период развития долгое время оставался черный ящик биологии развития, отчасти потому, что датчик не был достаточно маленьким и гибким, чтобы наблюдать этот процесс, не повреждая клетки.

Теперь, исследователи из Гарварда Джон А. Полсон Школы инженерных и прикладных наук (Seas) выросли упрощенный органы, известные как органеллы, полностью интегрированные датчики. Эти так называемые киборги органоидов предлагаем редкую возможность заглянуть в ранних стадиях развития органов.

Результаты исследования были опубликованы в письмах нано.

«Я был так вдохновлен естественный процесс развития органа в школу, в которой 3Д органы начать с нескольких ячеек в 2D структурах. Я думаю, что если мы можем развить наноэлектроника, которые настолько гибкий, эластичный и мягкий, что они могут расти вместе с развивающейся ткани путем своего естественного развития процесса, встроенные датчики могут измерять всю деятельность это процесс в развитии», — сказал Цзя Лю, адъюнкт-профессор биоинженерии на морях и старший автор исследования. «Конечный результат-это кусок ткани с добавлением наноразмерного устройства полностью распределены и интегрированы через весь трехмерный объем тканей».

Этот тип устройства выходит из работы, что Лю начал в качестве аспиранта в лаборатории Чарльз М. Либер, Джошуа и Бет Фридман, профессор Университета. В лаборатории Либера Лю после разработки гибких, сетки наноэлектроники, которые могут быть введены в конкретных регионах тканей.

Опираясь на эту конструкцию, Лю и его команда увеличили растяжением в наноэлектронике путем изменения формы сетки из прямых линий змеевидной структуры (подобные структуры используются в носимой электроники). Затем перенес сетку наноэлектроники на 2D листе стволовых клеток, где клетки покрыты и переплеталась с наноэлектронике через межклеточные силы притяжения. Как стволовые клетки начали превращаться в 3D-структуры наноэлектроники плавно изменена с себя вместе с клетками, в результате чего взрослый 3Д органоидов со встроенными датчиками.

Затем стволовые клетки дифференцировались в кардиомиоциты — сердце клеток, и исследователям удалось контролировать и записывать электрофизиологической активности в течение 90 дней.

«Этот метод позволяет нам постоянно отслеживать процесс развития и понять, как динамика отдельных клеток начинают взаимодействовать и синхронизироваться в течение всего процесса развития», — сказал Лю. «Это может использоваться для включения любого органоидов органоид в киборгов, в том числе мозга и органоидов поджелудочной железы».

Кроме того, чтобы помочь ответить на фундаментальные вопросы о биологии, киборг органоидов может быть использован для тестирования и мониторинга лечения конкретного пациента и могут быть использованы для трансплантации.