Forskare från Monash University har skapat världens första bioaktiva växtbaserade nanocellulosahydrogel för att stödja tillväxt av organoider och avsevärt hjälpa till att minska kostnaderna för studier av cancer och covid-19.

Denna upptäckt av forskare vid BioPRIA (Bioresource Processing Institute of Australia), Monash Universitys avdelning för kemiteknik och Monash Biomedicine Discovery Institute kommer att utveckla organoider billigare, snabbare och mer etiskt.

Hydrogelen kan också förbättra läkemedelsscreening och sjukdomsmodellering för infektionssjukdomar, som COVID-19; metabola sjukdomar, såsom fetma och diabetes; och cancer.

Resultaten, publiceras i Avancerad vetenskap , framstå som ett lovande fynd för tillväxt av organoider för viktiga laboratorietester över hela världen. Med ytterligare tester, denna hydrogel kan vara tillgänglig för forskare och vårdpersonal över hela världen på mindre än 12 månader.

Nanocellulosageler kostar bara cent för varje 10 ml som används, jämfört med $600 eller mer för den nuvarande guldstandarden.

Framför allt, nanocellulosageler är helt växtbaserade, förhindra skörd av djurorgan och okända biomolekyler för alla avancerade medicinska tester.

Professor Gil Garnier och Dr Rodrigo Curvello från BioPRIA vid Monash Universitys institution för kemiteknik ledde studien.

"Organoider ger en robust modell för viktiga tillämpningar inom biomedicin, inklusive läkemedelsscreening och sjukdomsmodellering. Men nuvarande metoder är fortfarande dyra, biokemiskt variabel och odefinierad, "Professor Garnier, Direktör för BioPRIA, sa.

"Detta är stora hinder för grundläggande forskningsstudier och översättning av organoider till kliniker. Alternativa matriser som kan upprätthålla organoida system krävs för att drastiskt minska kostnaderna och eliminera opålitligheten hos okända biomolekyler.

"Eftersom nanocellulosahydrogel är djurfri, dess sammansättning är perfekt kontrollerad och reproducerbar – till skillnad från den nuvarande utvecklingen – och efterliknar till fullo den mänskliga kroppens tillstånd."

Organoider är tredimensionella, miniatyriserade och förenklade versioner av organ producerade in vitro som kan replikera beteenden och funktioner hos utvecklade organ.

Benämns vanligtvis som "organ i en maträtt" eller "miniorgan", organoider är ett utmärkt verktyg för att studera grundläggande biologiska processer. Genom organoider, vi kan förstå hur celler interagerar i ett organ, hur sjukdomar påverkar dem och effekterna av läkemedel för att minska sjukdomen.

Organoider genereras från embryonala, vuxen, pluripotenta eller inducerade pluripotenta stamceller, såväl som från primära friska eller cancerösa vävnader. För långvarig användning, organoider är vanligtvis inbäddade i en Engelbreth-Holm Swarm (EHS) matris som härrör från det rekonstituerade basalmembranet av mussarkom.

För närvarande, organoid kultur är beroende av detta dyra och odefinierade tumörhärledda material som hindrar dess tillämpning vid screening med hög genomströmning, regenerativ medicin och diagnostik.

"Vår studie kunde i huvudsak använda en konstruerad växtbaserad nanocellulosahydrogel som kan replikera tillväxten av organoider i tunntarmen härrörande från möss, " sa Dr Curvello.

"Den är huvudsakligen gjord av 99,9% vatten och endast 0,1% fasta ämnen, funktionaliserad med en enkelcellsadhesiv peptid. Cellulosa nanofibrer är kopplade till salter som ger den mikromiljö som behövs för tunntarmsorganoidtillväxt och -proliferation.

"Konstruerad nanocellulosagel representerar ett hållbart alternativ för tillväxt av organoider, bidra till att minska kostnaderna för studier av sjukdomar av globalt intresse, särskilt i utvecklingsländer."