محققان اولین ژل گیاهی را برای حمایت از رشد ارگانوئیدها برای کاربردهای پزشکی تولید کردند

25 نوامبر 2020- محققان دانشگاه موناش، اولین هیدروژل نانوسلولزی گیاهی فعال را تولید کرده اند که از رشد ارگانوئیدها برای کاربردهای پزشکی پشتیبانی می کند. این کاربردها شامل غربالگری داروها، درمان بیماریها و کمک به کاهش قابل توجه هزینه های مطالعات مربوط به بیماری های مهم مانند سرطان و COVID-19 در جهان است.

از مزیت های این هیدروژل جدید،قیمت آن است که در مقایسه با استاندارد طلایی فعلی، بسیار پایین است.از مزایای دیگر این هیدروژل های گیاهی که فاقد هر گونه ماده ی جانوری است، می توان به توانایی آن برای تقلید شرایط بدن انسان در یک ظرف آزمایشگاه اشاره کرد.

این کشف توسط محققان انستیتوی پردازش منابع زیستی استرالیا(BioPRIA)، دپارتمان مهندسی شیمی دانشگاه موناش و موسسه ی Monash Biomedicine Discovery، انجام شد.این ژل نانوسلولزی به تولید ارزان تر، سریعتر و اخلاقی تر ارگانوئیدها کمک می کند.

این هیدروژل همچنین می تواند غربالگری دارو و مدل سازی بیماری های متابولیک مانند چاقی و دیابت؛ و سرطان، و بیماری های عفونی مانندCOVID-19 را بهبود بخشد.

این یافته های امیدوار کننده برای رشد ارگانوئیدها برای تستهای آزمایشگاهی ضروری در سراسر جهان در Advanced Science منتشر شده است. با آزمایش های بیشتر، این هیدروژل می تواند در کمتر از 12 ماه در دسترس محققان و متخصصان بهداشت در سراسر جهان قرار گیرد.هر 10 میلی لیتر از این ژل های نانوسلولزی فقط چند سنت قیمت دارند، در حالی که همین میزان از استاندارد طلایی فعلی 600 دلار یا بیشتر قیمت دارد.

مهمتر از همه اینکه، ژل های نانوسلولزی کاملاً گیاهی هستند و از اندام های حیوانی برداشته نشده اند و حاوی بیومولکول های ناشناخته که سبب تداخل در آزمایشات شود، نیستند. که همین موضوع آنها را برای هرگونه آزمایش پزشکی پیشرفته مناسب می کند.

پروفسورGil Garnier ، و دکترRodrigo Curvello ، ازBioPRIA در گروه مهندسی شیمی دانشگاه موناش این مطالعه را هدایت کردند.

پروفسورGil Garnier ، مدیرBioPRIA ، از دانشگاه موناش گفت: ارگانوئیدها یک مدل قوی برای کاربردهای کلیدی در بیومدیسین، از جمله غربالگری دارو و مدل سازی بیماری هستند. اما ماتریس فعلی گران قیمت، با ترکیبات بیوشیمیایی متغیر و تعریف نشده، استفاده از آنها را محدود ساخته است.

او افزود: اینها موانع عمده ای برای مطالعات بنیادی تحقیقاتی و کاربرد ارگانوئیدها در کلینیک ها هستند. برای کاهش شدید هزینه ها و رفع نا اطمینانی از مولکول های زیستی ناشناخته ، به ماتریس های جایگزینی که بتوانند سیستم های ارگانوئید را حفظ کنند، نیاز داشتیم.از آنجایی که هیدروژل نانوسلولزی فاقد مواد حیوانی است، ترکیب آن کاملاً قابل کنترل و قابل تولید مجدد با کیفیت مشابه است- برخلاف مواد فعلی - و کاملاً شرایط بدن انسان را تقلید می کند.

ارگانوئیدها نسخه های سه بعدی، کوچک شده و ساده از ارگان هایی هستند که در شرایط آزمایشگاهی تولید می شوند و می توانند رفتارها و عملکردهای اندام های تکامل یافته را تکرار کنند.

ارگانوئیدها یا اندام واره ها که معمولاً به عنوان "اندام های درون ظرف" یا "مینی اندام ها" شناخته می شوند، ابزارهایی عالی برای مطالعه فرایندهای اساسی بیولوژیکی هستند. از طریق ارگانوئیدها ، ما می توانیم نحوه تعامل سلول ها در اندام، نحوه تأثیر بیماری ها بر آنها و اثرات داروها در کاهش بیماری را درک کنیم.

ارگانوئیدها از سلولهای بنیادی جنینی، بالغ ، پرتوان القایی و همچنین از بافتهای سالم یا سرطانی اولیه تولید می شوند.

برای استفاده طولانی مدت، ارگانوئیدها معمولاً در یک ماتریسEngelbreth-Holm Swarm ، یا EHS مشتق شده از غشای پایه بازسازی شده سارکوم موش، جاسازی می شوند.

در حال حاضر، کشت ارگانوئید به این ماده ی گران قیمت و تعریف نشده و مشتق شده از تومور وابسته است که مانع کاربرد آن در غربالگری با بازده بالا، داروهای احیا کننده و عملکردهای تشخیصی می شود.

دکتر Curvello، گفت: مطالعه ی ما اساساً قادر به استفاده از هیدروژل نانوسلولزی گیاهی مهندسی شده گردید، ما توانستیم رشد ارگانوئیدهای روده ی کوچک مشتق شده از موش را در این محیط تکرار کنیم. این ماده در اصل از 99.9٪ آب و فقط 0.1٪ ماده ی جامد ساخته شده است که با یک پپتید چسبنده به تک سلول، کاربردی شده است. نانو الیاف سلولز با نمکی در ارتباط هستند که ریز محیط مورد نیاز برای رشد و تکثیر ارگانوئیدهای روده ی کوچک را فراهم می کنند.

این ژل نانو سلولزی مهندسی شده یک گزینه پایدار برای رشد ارگانوئیدها است، که به کاهش هزینه های مطالعات بر روی بیماری ها در سطح جهان و به ویژه در کشورهای در حال توسعه، کمک می کند.

منبع:

Advanced Science.doi.org/10.1002/advs.202002135.

https://www.news-medical.net/news/20201125/Researchers-develop-first-plant-based-gel-to-support-organoid-growth-for-biomedical-applications.aspx