Bruke<em> Ex Vivo</em> Upright Droplet Kulturer av Whole føtale organer å studere utviklingsprosesser i løpet Mouse organogenesen

Organ regenerering in vivo hos mennesker er svært begrenset; derfor, tissue engineering, utvikling av vev og organer fra enkeltceller donert av en vert, blir en attraktiv potensiell terapi for orgel erstatning. Men for denne terapeutisk strategi for å være vellykket, faktorer og cellulære reaksjoner som er involvert i morfogenesen av organet må være grundig studert og godt forstått. På grunn av manglende evne til å studere utvikling av spesifikke organer med tradisjonelle tilnærminger, har forskerne slått til alternative hele embryo eller hele organkulturer. Kalaskar et al. ¹ har vist at ex vivo hele embryogenese kultur gir sammenlignbare resultater (i 58% av kultur embryo) til i utero utviklingen, noe som tyder på at ex vivo kultur metoder er et mulig alternativ for organ studier.

En individualisert organkultursystem, slik som denne ex vivo hydroPlet kultur system, åpner for helt organ analyse uavhengig av systemiske effekter, mens tillater manipulering av et bestemt signalveien eller cellulære interaksjoner via tilsetting av farmakologiske reagenser eller antistoffer. Tradisjonelt har studier av fosterets organutvikling vært begrenset til transgene og knockout mus teknologier, i tillegg til farmakologiske reagenser levert matern. Men det er tekniske problemer som involverer disse teknikkene og behandlinger i vivo; de fleste bekymringer dreie seg om virkningene av å påvirke ulike organer samtidig som ofte resulterer i embryonale dødelighet. En ekstra bekymring for studier manipulere fosterutvikling farmakologisk er mors effekten av narkotika på embryonal utvikling i livmoren (for eksempel mors metabolismen av stoffet før det når embryo) og hvis slike reagenser kan passere gjennom placenta.

Hele organ kultur teknikken beskrevether ble tilpasset fra en protokoll som først beskrevet av Maatouk et al. ^2, hvor hele føtale gonader inkuberes i ex vivo oppreist dråpe kulturer. En vesentlig fordel med dyrking foster gonadene er at små-molekyl hemmere kan lett få tilgang til hele organet ved enkel diffusjon. . DeFalco et al har vist at bruk av denne ex vivo dråpedyrkningsmetode i forbindelse med små-molekyl-inhibitorer kan anvendes til å studere aliserte prosesser og interaksjoner som forekommer i løpet av gonade utvikling ^3; Disse fremgangsmåter ville være vanskelig å undersøke in vivo på grunn av tekniske utfordringer (f.eks passasje av medikamenter gjennom placenta eller letalitet til å påvirke flere organer ved hjelp av genetiske eller farmakologiske metoder).

Dråpen kultur er ikke bare en forbedring i visse aspekter enn i utero eksperimentering, men også at det er en forbedring av in vitro og ex viVo systemer. Bruken av cellelinjer for å studere morphogenesis er meget vanskelig fordi de mangler de forskjellige celletypene, mangler kritiske ekstracellulære matriks (ECM) komponenter som tillater dannelse av organ-arkitektur, og kan fremvise gjenstander i signaleringskaskader. Selv tissue engineering har gjort betydelige forbedringer i å skape stillaser simulere ECM, gjør mangel på kunnskap med hensyn til hvilke signaler som kreves av hver celletype under organ det utfordrende å bygge et organ system in vitro. Andre ex vivo-systemer tidligere har blitt etablert for å studere organogenesen, eller mer spesifikt morphogenesis, og har vært svært vellykket for live avbildning av føtale organer i agar ^4, transwells ^5, filtre ^6, og andre stillas matriser ^7,8. Fordelen med dråpe kulturen system er at det tillater studiet av morfogenese ved å tilveiebringe evnen til å utnytte mindre reagenser, som er often kostbare, men også å gi organ overflatespenning, noe som er viktig for vekst og signaleringsfunksjoner ^9.

I mus, tar innledende testis morphogenesis sted mellom embryonale (E) iscenesetter E11.5 og E13.5; disse trinn omfatter den optimale tidsvinduet for behandlingen av faktorer som påvirker kjønnsspesifikke differensiering. Blant de kritiske prosesser som oppstår under testis dannelse er generering av testis ledning arkitektur og dannelse av en testikkel-spesifikke vaskulære nettverk. Ved hjelp av denne ex vivo hele organet dråpekultursystem, er man i stand til å endre hann-spesifikke vaskularisering og hemme testis morphogenesis ved bruk av et lite molekyl-inhibitor som blokkerer aktiviteten av reseptorer for vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF); VEGF-mediert vaskulær remodellering er kritisk for utvikling testis ^10-12. Denne teknikken kan med hell brukes til andre organer og kan målrette bestemt tidspunktvinduer med utvikling. Hel-mount organ bildebehandling tillater visualisering av vitale strukturer samt strukturelle og celleforandringer som følge av bruk av ulike hemmere. Viktigere, er dette systemet en fordel ved at forskeren kan omgå potensielle konfunderende effekter fra mors Drug Administration eller systemisk avbrudd under in vivo målrettede genet strategier. Dermed kan hele dette organet ex vivo dråpe kultur system betydelig forbedre evnen til å forstå samspillet og varslere som oppstår spesielt innenfor bestemte organer under fosterutviklingen.