Cercetătorii din Cincinnati dezvoltă organoizi intestinali mai mari, care formează celule nervoase autonome
O echipă de cercetători de la Cincinnati Children’s a reușit să producă versiuni mai mari ale organoizilor funcționali umani ai intestinului, cu celule nervoase autonome, folosind un nou sistem de producție bazat pe tehnologia imprimării 3D.
Grație unor suporturi special concepute, cercetătorii pot acum să producă organoizi intestinali de dimensiuni mai mari de două ori mai repede decât metodele anterioare. Acești organoizi sunt capabili să dezvolte propriile celule nervoase, ceea ce deschide noi perspective pentru tratamentele medicale.
Tehnologia îmbunătățită ar putea accelera producția de țesuturi mini-organice umane, care să fie suficient de mari pentru a repara daunele sau a restabili funcțiile reduse ale intestinului subțire, stomacului sau colonului. Aceste țesuturi ar fi de asemenea valoroase pentru studii viitoare asupra bolilor și pentru evaluarea riscurilor de deteriorare a organelor asociate cu medicamentele orale.
Detalii despre acest proiect au fost publicate pe 22 mai 2026, în revista Nature Biomedical Engineering. Sistemul de producție a fost proiectat și testat de o echipă condusă de Holly Poling, Maxime Mahe și 17 alți cercetători de la Cincinnati Children’s și Nantes Université din Franța.
Utilizând noul „sistem de cultură restricționată” (CCS), echipa a reușit să dezvolte organoizi de intestin subțire, colon și stomac de la forme sferice mici la forme tubulare de dimensiuni de centimetri, aproape de zece ori mai mari decât metodele anterioare. Spre deosebire de metodele care necesită un efort complex pentru a introduce celulele nervoase, acești organoizi își dezvoltă singuri un sistem nervos.
„Prin atingerea maturității pentru transplant de două ori mai repede și dezvoltându-și propriii nervi funcționali, acești organoizi demonstrează cum principiile ingineriei pot stimula inovația biologică. Sistemul nostru de cultură restricționată este mai mult decât o metodă de producție; este o platformă flexibilă și scalabilă pentru construirea de țesuturi umane complexe”, a afirmat Holly Poling.
Experții de la Cincinnati Children’s Center for Stem Cell & Organoid Medicine (CuSTOM) au fost lideri în crearea versiunilor miniaturale ale organelor sistemului digestiv de peste 15 ani, îmbunătățind constant sofisticarea țesuturilor cultivate în laborator. Recent, echipa a lucrat la metodele de a produce suficient țesut personalizat pentru a fi transplantat la pacienți.
Noul sistem utilizează tehnologia de imprimare 3D pentru a crea matrițe tip suport din rășină chirurgicală, care sunt apoi umplute cu polidimetilsiloxan degazat, un tip de silicon flexibil. Aceste suporturi conțin caneluri care confinează o colecție de organoizi sferici, încurajându-i să se fuzioneze și să progreseze.
După șase zile, sferoizii discreți se dezvoltă în structuri unificate de-a lungul canelurilor suportului. Acestea sunt mutate într-un mediu de hidrogel pentru a continua creșterea timp de încă opt zile.
După 14 zile, structurile organoidale au produs toate tipurile de celule și structuri care anterior necesitau 28 de zile pentru a fi obținute. Aceste țesuturi sunt apoi transplantate în rozătoare modificate genetic pentru a reduce riscurile de respingere.
Toate țesuturile transplantate s-au integrat cu succes în rozătoare. După ce au crescut în organismele acestora, echipa a obținut până la 8 cm de țesut funcțional al intestinului subțire, comparativ cu aproximativ 1 cm de țesut folosind protocoale anterioare. Structurile nu doar că au fost mult mai mari, dar funcția lor neuromusculară a fost similară cu cea a țesutului uman nativ, reprezentând o avansare majoră.
„Suntem acum capabili nu doar să generăm organoizi gastrointestinali complexi la scară, dar și să ghidăm diferențierea lor în țesuturi funcționale cu rețele neuronale enterice integrate”, a declarat Maxime Mahe. Jim Wells, co-autor al studiului, a subliniat că noua tehnologie depășește barierele cheie în cercetarea organoizilor și biomanufacturare.
„Simplitatea, reproducibilitatea și versatilitatea acestei platforme o fac accesibilă pentru o adoptare pe scară largă”, a spus Wells. „În plus, apariția unui sistem nervos auto-organizat în acești organoizi este deosebit de importantă pentru studii suplimentare ale tulburărilor neurodezvoltării.”
Michael Helmrath, care co-direcționează CuSTOM, a lucrat mai bine de un deceniu pentru a dezvolta organoizi intestinali suficient de sofisticați pentru transplantul în pacienți umani. În 2017, Helmrath și colegii săi au demonstrat cum să combine celulele creste neuronale cu celulele țesutului intestinal pentru a crea primii organoizi umani cu funcție nervoasă.
În prezent, metoda nouă, care implică șobolani în loc de șoareci, produce cantități și mai mari de țesut. „Încă nu este posibil să creștem organe umane complete, dar cercetarea ca aceasta a generat cantități semnificative de țesut care pot fi potrivite direct pentru pacienți”, a adăugat Helmrath. „Credem că astfel de țesuturi, odată transplantate, ar putea continua să crească și să se înmulțească ca parte a organului pacientului, restabilind funcțiile.”
Mai multe cercetări și dezvoltări sunt necesare înainte ca „organoizii CCS” să fie pregătiți pentru trialuri clinice umane. Dar dacă succesele continuă, medicina organoidă ar putea permite tratamentul mai multor sugari și copii cu organe disfuncționale fără a necesita un transplant complet de organ.
