Una matriz sintética que apoya el crecimiento de los orgánulos endometriales

Los científicos han desarrollado una matriz extracelular artificial (MEC) que puede soportar el crecimiento de un endometrio en miniatura en una placa durante al menos dos semanas. Históricamente, el endometrio, el revestimiento mucoso del útero, ha sido difícil de modelar en el laboratorio, lo que ha limitado la capacidad de los científicos para estudiar su papel en condiciones de salud y enfermedades como la endometriosis. La matriz, descrita el 11 de agosto en la revista Med, permite que las células interactúen en un entorno que recapitula la fisiología humana, lo que puede ayudar a los investigadores a simular mejor la respuesta sana y enferma a los ciclos menstruales.

“Usando esta matriz, podemos comenzar a extrapolar y utilizar muestras de pacientes diagnosticados con enfermedades reproductivas específicas”, dice el primer autor Juan Jnico (MustafaHosny Oh Dios, Amén) de la Universidad de Tufts. «Podemos comenzar a explorar cómo los organoides cultivados a partir de células de pacientes se comportan de manera diferente a los de individuos sanos».

Hasta ahora, los científicos han estado cultivando orgánulos (órganos pequeños en una placa de Petri) con un tipo de hidrogel de origen natural llamado matrigel. A pesar de permitir un cierto grado de soporte para el crecimiento de organoides, Matrigel también contiene proteínas que pueden interferir con la comunicación célula-célula. Esto es particularmente importante cuando se modela el endometrio, ya que consiste principalmente en glándulas epiteliales y células estromales, y la diafonía afecta cómo cambia el tejido endometrial a lo largo del ciclo menstrual bajo la influencia de las hormonas sexuales.

«Si las células del estroma intentan hablar con la célula epitelial, es como tratar de hablar con un amigo si estás parado en la pista del aeropuerto en hora punta», dice la autora principal Linda Griffiths (@Pío) del Instituto Tecnológico de Massachusetts sobre organoides endometriales cotrasplantados con el estroma en matrigel.

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Griffith, Gnecco y su equipo diseñaron una ECM artificial utilizando un hidrogel y un pequeño conjunto de señales biológicas. Luego, cultivaron tejido endometrial y organoides epiteliales de donantes humanos juntos en la matriz sintética, y el cocultivo permaneció intacto durante el período experimental de al menos 15 días. Por el contrario, Matrigel no apoyó cultivos estromales y se fragmentó y contrajo parcialmente al día 15.

El diseño de la ECM sintética también permite que las células aíslen su propia matriz a medida que crecen. «Una de las cosas que pueden ser diferentes entre una célula enferma y una normal es que pueden hacer combinaciones ligeramente diferentes de moléculas de matriz», dice Griffiths. «Usando este ECM, podemos crear un microambiente similar al que experimentan las células in vivo. Y eso es algo que nos entusiasma mucho».

Para probar si la matriz podría respaldar el crecimiento y el funcionamiento de las células estromales y epiteliales en el revestimiento del útero, los investigadores trataron cocultivos con progesterona sintética, una hormona sexual que juega un papel clave en el ciclo menstrual, para imitar las condiciones. de parte del ciclo menstrual. La hormona provocó un engrosamiento de la capa epitelial de los orgánulos, aumentó la secreción de proteína progestacional e indujo la diferenciación del estroma, los mismos cambios también observados en humanos.

Luego, el equipo expuso los cultivos a un tipo de citocina proinflamatoria asociada con enfermedades endometriales en humanos, incluida la endometriosis, una afección caracterizada por el crecimiento de tejido endometrial fuera del útero. Vieron que en cocultivos que contenían células epiteliales y estromales, la citocina aumentaba significativamente la proliferación de células epiteliales, una propiedad observada en personas con endometriosis. No se observó crecimiento anormal en monocultivos que contenían solo células epiteliales.

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«Realmente destaca la importancia de la comunicación celular, no solo para la señalización de las hormonas sexuales, sino también para la comunicación inflamatoria entre las células», dice Gnecco. «Todavía hay más sobre el mecanismo en el que debemos profundizar, y ahora hay una plataforma que se puede usar para investigar esto con más detalle. Habría un gran beneficio para otros estudios después de eso».

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