Techniques de culture in vitro pour modéliser l’organogenèse du foie, construire des assembloïdes et concevoir des tissus synthétiques à l’aide de lignées cellulaires humaines

Simran Kumar; Jenna Venturo; Helly Patel; Lokprakash Aravindan; Kyle Leatt; Natesh Parashurama

doi:10.3791/66229

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Article de méthode

Techniques de culture in vitro pour modéliser l’organogenèse du foie, construire des assembloïdes et concevoir des tissus synthétiques à l’aide de lignées cellulaires humaines

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DOI :

10.3791/66229

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18 avril 2025

Simran Kumar¹ , Jenna Venturo¹ , Helly Patel¹ , Lokprakash Aravindan³ , Kyle Leatt³ , Natesh Parashurama¹^,²^,³^,⁴^,⁵

¹Department of Biomedical Engineering, University at Buffalo (State University of New York), ²Clinical and Translation Research Center (CTRC), University at Buffalo (State University of New York), ³Department of Chemical and Biological Engineering, University at Buffalo (State University of New York), ⁴Center for Cell, Gene and Tissue Engineering, University at Buffalo, State University of New York, ⁵Khufu Therapeutics, Inc.

Dans cet article

Résumé

Les organoïdes révolutionnent la modélisation tissulaire personnalisée pour le développement d’organes, la découverte de médicaments et la recherche sur les maladies. L’ingénierie des organoïdes progresse dans la création de tissus synthétiques complexes. L’objectif est d’intégrer la morphogenèse, la technologie assembloïde et les biomatrices pour faire progresser l’ingénierie tissulaire. Ce protocole aide à modéliser l’organogenèse hépatique et à établir des lignes directrices pour la construction des tissus synthétiques.

Résumé

Les maladies chroniques du foie ont atteint des proportions épidémiques, affectant plus de 800 millions de personnes dans le monde. Le traitement actuel, la transplantation hépatique orthotopique, présente plusieurs limites. Des solutions prometteuses ont émergé dans le domaine de la médecine régénérative du foie, avec un potentiel important pour l’organogenèse hépatique. L’organogenèse hépatique précoce, qui se produit entre E8.5 et 11.5, implique la formation d’interactions épithéliales-mésenchymateuses conduisant à la morphogenèse, à la formation du cordon hépatique et à la migration collective. Cependant, il existe un manque de méthodes de modélisation in vitro de ce processus. Dans cette étude, une série détaillée de méthodes est présentée, permettant de modéliser divers stades et aspects de l’organogenèse hépatique avec des lignées cellulaires humaines. Dans une série de méthodes, la technologie assembloïde avec des sphéroïdes hépatiques (HEP) et mésenchymateux (MES) est utilisée, reproduisant les structures précoces trouvées dans l’organogenèse hépatique, modélisant la morphogenèse précoce et démontrant la migration cellulaire interstitielle telle qu’observée in vivo. Ces systèmes assembloïdes innovants aident à identifier les facteurs influençant la formation et la migration des assembloïdes. Des systèmes de culture de sphéroïdes HEP ont également été utilisés pour modéliser la migration collective et la morphogenèse ramifiée. Les milieux conditionnés par le mésenchyme (M-CM) jouent un rôle important dans l’initiation de la migration ramifiée dose-dépendante. Toutes les méthodes présentées se sont révélées très reproductibles avec un taux de réussite élevé. En reliant ces événements entre eux, nos travaux permettront de recréer des événements morphogénétiques séquentiels pour faire de l’ingénierie inverse de l’organogenèse in vitro et in vivo.

Introduction

La migration des cellules hépatiques joue un rôle important dans l’organogenèse hépatique, la maladie et la thérapie cellulaire. Au cours de l’organogenèse hépatique (E8.5-9.0, souris), l’épithélium préhépatique ventral de l’intestin antérieur commence à exprimer des gènes hépatiques en raison de signaux inductifs émanant du mésenchyme et du cœur environnants. En E9.0, l’épithélium de l’intestin antérieur s’épaissit à mesure que les cellules passent d’une morphologie cuboïdale à une morphologie cylindrique pseudostratifiée, formant le diverticule hépatique¹^,². À ce stade critique, le diverticule hépatique n’es....