_ Oamenii de știință cresc mini uman -plămânii ca alternativă animală pentru testarea siguranței nanomaterialelor

Mini-plămânii umani cultivați de oamenii de știință de la Universitatea din Manchester pot imita răspunsul animalelor atunci când sunt expuși la anumite nanomateriale. Studiul este publicat în Nano Today.

Deși nu se așteaptă să înlocuiască complet modelele animale, organoizii umani ar putea duce în curând la reduceri semnificative ale numărului de animale de cercetare, susține echipa condusă de biologul celular și nanotoxicologul dr. Sandra Vranic. .

Cultivați într-un vas din celule stem umane, organoizii pulmonari sunt structuri multicelulare, tridimensionale, care au ca scop recrearea caracteristicilor cheie ale țesuturilor umane, cum ar fi complexitatea și arhitectura celulară. Sunt din ce în ce mai folosiți pentru a înțelege mai bine diferite boli pulmonare, de la fibroza chistică la cancerul pulmonar și boli infecțioase, inclusiv SARS-CoV-2.

Cu toate acestea, capacitatea lor de a capta răspunsurile tisulare la expunerea la nanomateriale nu a avut până acum fost arătată. Pentru a expune modelul organoid la nanomaterialele pe bază de carbon, dr. Rahaf Issa, om de știință principal în grupul Dr. Vranic, a dezvoltat o metodă de a doza cu precizie și de a microinjecta nanomaterialele în lumenul organoidului. A simulat expunerea în viața reală a epiteliului pulmonar apical, cel mai exterior strat de celule care căptușesc căile respiratorii din plămâni.

Datele existente de cercetare pe animale au arătat că un tip de nanotuburi de carbon lungi și rigide cu pereți multipli. (MWCNT) poate provoca efecte adverse în plămâni, ducând la inflamație persistentă și fibroză - un tip grav de cicatrice ireversibilă în plămân.

Folosind aceleași obiective biologice, organoizii pulmonari umani ai echipei au arătat un răspuns biologic similar. , care le validează ca instrumente pentru prezicerea răspunsurilor determinate de nanomateriale în țesutul pulmonar. Organoizii umani au permis o mai bună înțelegere a interacțiunilor nanomaterialelor cu țesutul model, dar la nivel celular.

Oxidul de grafen (GO), o formă plată, subțire și flexibilă de nanomaterial de carbon, s-a dovedit a fi momentan prins în afara pericolului într-o substanță produsă de sistemul respirator numit mucină secretorie. În schimb, MWCNT a indus o interacțiune mai persistentă cu celulele alveolare, cu secreție de mucină mai limitată și ducând la creșterea țesutului fibros.

Într-o dezvoltare ulterioară, Dr. Issa și Vranic cu sediul la Centrul Universității pentru Nanotehnologie în Medicină dezvoltă și studiază acum un organoid pulmonar uman inovator care conține, de asemenea, o componentă integrată a celulelor imune.

Dr. Vranic a spus: „Cu o validare suplimentară, expunere prelungită și încorporarea unei componente imunitare, organoizii pulmonari umani ar putea reduce considerabil nevoia de animale utilizate în cercetarea în nanotoxicologie.

"Dezvoltat pentru a încuraja cercetarea pe animale umană, 3R-urile de înlocuire, reducere și rafinare sunt acum încorporate în legislația Regatului Unit și în multe alte țări.

„Atitudinile publice arată în mod constant că sprijinul pentru cercetarea pe animale este condiționat de punerea în practică a celor 3R.”

Profesorul Kostas Kostarelos, președintele de Nanomedicină al Universității, a spus: „Testările 2D actuale ale nanomaterialelor folosind modele bidimensionale de cultură celulară oferă o anumită înțelegere a efectelor celulare, dar sunt atât de simpliste încât pot descrie doar parțial modul complex de comunicare a celulelor între ele. Cu siguranță nu reprezintă complexitatea epiteliului pulmonar uman și poate denatura potențialul toxic al nanomaterialelor, în bine și în rău.

„Deși animalele vor fi în continuare necesare în cercetare pentru viitorul previzibil, organoizii „3D” sunt totuși o perspectivă interesantă în domeniul nostru de cercetare și în cercetare, în general, ca o alternativă echivalentă umană și animală.”

(Fluierul)