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使用类器官技术来实现小鼠尿路上皮细胞的长期稳定培养

尿路上皮组织(构成泌尿系统的三种组织中的一种)的生物学机制研究一直非常有限,原因是缺乏能够与组成该系统的细胞长期稳定合作的技术。结果,诸如膀胱癌-这些肿瘤的90%起源于尿路上皮细胞或膀胱炎之类的疾病的潜在机制仍然知之甚少。现在,西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的帕科·雷尔(Paco Real)领导的上皮癌变研究小组的科学家使用了创新的类器官技术来实现小鼠尿路上皮细胞的长期稳定培养。

使用类器官技术来实现小鼠尿路上皮细胞的长期稳定培养

随后,他们通过对单个细胞的RNA进行测序来表征类器官,并鉴定出少量的干细胞(增殖细胞),这些细胞产生了类器官,目前尚无法研究。这将允许与该人群一起工作,并开创泌尿系统疾病研究的新纪元。研究人员Catarina P. Santos是这项研究的第一作者,该研究将发表在Nature Communications杂志上。

首先深入了解尿路上皮细胞

尿道组织是组成泌尿系统器官的三种组织类型之一。它形成一层内衬膀胱,肾脏,输尿管和尿道的层。这些细胞在膀胱癌的发展中非常重要,因为它们不受控制的增殖引起了90%的这些肿瘤。这些细胞在其他疾病中也起作用,例如膀胱炎,这很常见,尤其是在女性中。

这些组织的体外研究因无法获得稳定的长期培养而受到阻碍。

到现在为止,您只能将细胞培养数天或数周,并且几乎无法与它们合作,因为细胞会很快失去其个性。利用这项新技术,我们能够将细胞保存在培养物中超过一年,更重要的是,这些细胞保留了原始组织的特性。

有机体技术可使细胞培养物在称为Matrigel的三维矩阵中生长。与二维培养皿中的传统文化相比,它的优势在于三维结构与人体自身细胞生长的条件更为相似。这项技术可能会在将来促进器官移植的产生。

研究人员又走了一步,并且由于单细胞RNA测序的缘故,他们能够确定这些类器官的尿路上皮干细胞群体的性质,这些类器官可以增殖并引发癌症。到目前为止,由于该细胞仅占膀胱总组织的不到1%,因此无法扩展,分析和描述该细胞。这使得研究人员很难使用这些细胞,因此,在研究因其功能不正确而导致的疾病方面取得了进展。“现在,我们不必再希望能够在人体组织中找到它们了,但是我们可以直接寻找它们,因为我们可以获得有关它们身份的更多信息,” Real说。” 我们还可以看到它们的相似之处以及它们与肿瘤细胞的不同之处,因为肿瘤细胞也可以不适当地增殖,并且它们可能有一些相似之处。这将为我们提供线索,说明那些导致肿瘤形成的细胞发生了什么变化。”

疾病和组织再生研究的新动力

研究小组还表明,功能特性的获得取决于Notch,该基因在膀胱癌中起着抑癌作用:Notch激活可导致细胞分化,这是细胞的正常功能,可作为针对肿瘤的保护机制增长。“我们首次展示了这种途径,该途径与研究人员曼努埃尔·塞拉诺(Manuel Serrano)先前已证明在膀胱癌中发生了改变,在正常组织中起作用并调节其分化,这可能就是为什么它在肿瘤中也起作用。” “当该途径失活时,细胞不能很好地分化,并且更容易发展为癌症。”

这些发现不仅有益于膀胱癌研究,而且有益于该器官的其他病理,例如膀胱炎。“我们的工作使正在研究其他病理学的研究人员能够拥有大量稳定的细胞群来研究这些疾病。此外,我们扩大细胞群的技术对于手术后的组织再生可能非常重要。”

作为这项研究的下一步,Paco Real的目标是对人类细胞执行相同的步骤,对它们进行基因操作,然后诱导损伤以分析其在病理情况下的行为并阐明其修复机制。

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