Ett team av forskare, ledda av Xiling Shen, Ph.D., Chief Scientific Officer och professor vid Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI), har nått nya nivåer i utvecklingen av patientmodeller. De har utvecklat förbättrade metoder för att generera mikroorganosfärer (MOS) och har visat att dessa MOS har överlägsen kapacitet för en mängd olika kliniska användningar. Som dokumenterats i en nyligen publicerad publikation i Stam Cell Reports , kan deras MOS användas som patientavatarer för studier som involverar direkt virusinfektion, penetration av immunceller och screening av terapeutiska läkemedel med hög genomströmning, något som inte går att få med konventionella patientbaserade modeller.

Dr. Shens team har utvecklat emulsionsmikrofluidisk teknologi för att skapa MOS, som är små, nanoliterstora basalmembranextrakt (BME) droppar som består av vävnadscellblandningar som kan genereras i snabb takt från en automatiserad enhet. Efter att dropparna har skapats avlägsnas överflödig olja genom en innovativ membrandemulsifieringsprocess, vilket lämnar efter sig tusentals trögflytande, likformiga droppar som innehåller små 3D-vävnadsstrukturer.

Teamet fortsatte med att demonstrera unika MOS-funktioner och funktioner i flera första av sitt slag experiment. De kunde visa att MOS kunde skapas från en mängd olika vävnadskällor och den resulterande MOS hade bibehållande av histopatologisk morfologi, förmåga till differentiering och genetiskt uttryck, och förmågan att frysas och sub-odlas, som i konventionella organoider .

Experiment utfördes för att testa förmågan att infektera MOS med virus. Till skillnad från konventionella organoider, kan MOS infekteras direkt med virus utan att cellerna avlägsnas och suspenderas från dess omgivande BME-ställning, och därför rekapitulerar processen med virusinfektion i värdvävnaden. Dr. Shens team kunde skapa en MOS-atlas över mänskliga andnings- och matsmältningsvävnader från obduktioner av patienter och infektera dem med SARS-COV-2-virus, följt av läkemedelsscreening för att identifiera läkemedel som blockerar virusinfektion och replikation i dessa vävnader.

MOS tillhandahåller också en unik plattform för att studera och utveckla immuncellsterapi. Inom den naturliga diffusionsgränsen för vaskulariserad vävnad tillät tumörhärledd MOS tillräcklig penetration av terapeutiska immun-T-celler såsom CAR-T, vilket möjliggör en ny T-cellpotensanalys för att bedöma tumördödning av de konstruerade T-cellerna. En sådan modell skulle vara mycket användbar för att undersöka tumörrespons och för att utveckla antitumörimmuncellsterapier.

MOS skulle kunna integreras ytterligare med djuplärande bildanalys för snabb drogtestning av små och heterogena kliniska tumörbiopsier. Dessutom kunde algoritmen särskilja cytotoxiska vs cytostatiska läkemedelseffekter och läkemedelsresistenta kloner som kommer att ge upphov till senare återfall. Denna banbrytande förmåga kommer att bana väg för MOS att användas på kliniken för att informera terapeutiska beslut.

"Dr. Shen och hans team fortsätter att förfina och förbättra MOS-teknologin och att lyfta fram dess mångsidighet, inte bara som en fysiologisk modell för screening av potentiella personliga behandlingar, utan även för sjukdomsstudier och en mängd andra tillämpningar", säger Ali Khademhosseini, Ph.D., TIBI:s direktör och VD. "Det ser ut att bli framtidens våg för precisionsmedicin." + Utforska vidare

Patienthärledda mikroorganosfärer möjliggör spjutspets precisionsonkologi