莫纳什大学的研究人员创造了世界上第一种基于生物活性植物的纳米纤维素水凝胶,以支持类似器官的生长,并有助于显著降低癌症和研究的成本。这项由BioPRIA(澳大利亚生物资源处理研究所)、莫纳什大学化学工程系和莫纳什生物医学发现研究所的研究人员的发现将开发出更便宜、更快、更符合伦理的器官。
水凝胶还可以改善感染性疾病的建模,如药物筛选和疾病;肥胖、糖尿病等代谢性疾病;还有癌症。
这项研究的结果发表在《高级科学》杂志上,这成为全球基础实验室测试中器官样生长的一项有希望的发现。通过额外的测试,这种水凝胶可以在不到12个月的时间内提供给世界各地的研究人员和卫生专业人员。
纳米纤维素凝胶每10毫升只要几美分,而目前的黄金标准是600美元或更多。
最重要的是,纳米纤维素凝胶完全基于植物,可以防止为任何高级医学测试收集动物器官和未知生物分子。
莫纳什大学化学工程系生物研究所的吉尔加尼耶教授和罗德里戈曲线博士领导了这项研究。
“类器官为包括药物筛选和疾病建模在内的关键生物医学应用提供了一个强大的模型。然而,目前的方法仍然是昂贵的,生化变量和不确定的,”生物组织研究所主任加尼尔教授说。
“这些是基础研究和器官样转化为临床实践的主要障碍。需要一种能够维持器官样系统的替代基质,从而大大降低成本并消除未知生物分子的不可靠性。
“因为纳米纤维素水凝胶不含动物成分,其成分得到完美控制,可以重复——,与目前的进展——不同,完全模拟了人类的状况。”
器官样是体外产生的器官的三维、小型化、简化版,可以复制发育器官的行为和功能。
类器官常被称为“培养皿中的器官”或“微器官”,是研究基本生物过程的极好工具。通过器官类,我们可以了解细胞在器官中是如何相互作用的,疾病是如何影响它们的,药物在减少疾病中的作用。
器官样器官由胚胎、成人、多能或诱导多能干细胞和初级健康或癌组织产生。长期使用,器官样物质通常包埋在小鼠肉瘤重建基底膜衍生的恩格尔布雷思-霍尔姆群(EHS)基质中。
目前,器官样培养依赖于这种昂贵且不确定的肿瘤衍生材料,这阻碍了其在高通量筛选、再生医学和诊断中的应用。
“我们的研究基本上可以使用一种基于植物的纳米纤维素水凝胶,它可以复制小鼠小肠器官的生长,”Curvello博士说。
“它基本上由99.9%的水和仅0.1%的固体组成,并且用单细胞粘附肽进行功能化。纤维素纳米纤维与盐连接,为小肠器官的生长和增殖提供微环境。
“工程纳米纤维素凝胶代表了器官样生长的可持续替代物,有助于降低全球关注的疾病的研究成本,特别是在发展中国家。”
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