使用類器官技術(shù)來實(shí)現(xiàn)小鼠尿路上皮細(xì)胞的長期穩(wěn)定培養(yǎng)

尿路上皮組織(構(gòu)成泌尿系統(tǒng)的三種組織中的一種)的生物學(xué)機(jī)制研究一直非常有限，原因是缺乏能夠與組成該系統(tǒng)的細(xì)胞長期穩(wěn)定合作的技術(shù)。結(jié)果，諸如膀胱癌-這些腫瘤的90%起源于尿路上皮細(xì)胞或膀胱炎之類的疾病的潛在機(jī)制仍然知之甚少?，F(xiàn)在，西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)的帕科·雷爾(Paco Real)領(lǐng)導(dǎo)的上皮癌變研究小組的科學(xué)家使用了創(chuàng)新的類器官技術(shù)來實(shí)現(xiàn)小鼠尿路上皮細(xì)胞的長期穩(wěn)定培養(yǎng)。

隨后，他們通過對單個(gè)細(xì)胞的RNA進(jìn)行測序來表征類器官，并鑒定出少量的干細(xì)胞(增殖細(xì)胞)，這些細(xì)胞產(chǎn)生了類器官，目前尚無法研究。這將允許與該人群一起工作，并開創(chuàng)泌尿系統(tǒng)疾病研究的新紀(jì)元。研究人員Catarina P. Santos是這項(xiàng)研究的第一作者，該研究將發(fā)表在Nature Communications雜志上。

首先深入了解尿路上皮細(xì)胞

尿道組織是組成泌尿系統(tǒng)器官的三種組織類型之一。它形成一層內(nèi)襯膀胱，腎臟，輸尿管和尿道的層。這些細(xì)胞在膀胱癌的發(fā)展中非常重要，因?yàn)樗鼈儾皇芸刂频脑鲋骋鹆?0%的這些腫瘤。這些細(xì)胞在其他疾病中也起作用，例如膀胱炎，這很常見，尤其是在女性中。

這些組織的體外研究因無法獲得穩(wěn)定的長期培養(yǎng)而受到阻礙。

到現(xiàn)在為止，您只能將細(xì)胞培養(yǎng)數(shù)天或數(shù)周，并且?guī)缀鯚o法與它們合作，因?yàn)榧?xì)胞會很快失去其個(gè)性。利用這項(xiàng)新技術(shù)，我們能夠?qū)⒓?xì)胞保存在培養(yǎng)物中超過一年，更重要的是，這些細(xì)胞保留了原始組織的特性。

有機(jī)體技術(shù)可使細(xì)胞培養(yǎng)物在稱為Matrigel的三維矩陣中生長。與二維培養(yǎng)皿中的傳統(tǒng)文化相比，它的優(yōu)勢在于三維結(jié)構(gòu)與人體自身細(xì)胞生長的條件更為相似。這項(xiàng)技術(shù)可能會在將來促進(jìn)器官移植的產(chǎn)生。

研究人員又走了一步，并且由于單細(xì)胞RNA測序的緣故，他們能夠確定這些類器官的尿路上皮干細(xì)胞群體的性質(zhì)，這些類器官可以增殖并引發(fā)癌癥。到目前為止，由于該細(xì)胞僅占膀胱總組織的不到1%，因此無法擴(kuò)展，分析和描述該細(xì)胞。這使得研究人員很難使用這些細(xì)胞，因此，在研究因其功能不正確而導(dǎo)致的疾病方面取得了進(jìn)展。“現(xiàn)在，我們不必再希望能夠在人體組織中找到它們了，但是我們可以直接尋找它們，因?yàn)槲覀兛梢垣@得有關(guān)它們身份的更多信息，” Real說。” 我們還可以看到它們的相似之處以及它們與腫瘤細(xì)胞的不同之處，因?yàn)槟[瘤細(xì)胞也可以不適當(dāng)?shù)卦鲋常⑶宜鼈兛赡苡幸恍┫嗨浦?。這將為我們提供線索，說明那些導(dǎo)致腫瘤形成的細(xì)胞發(fā)生了什么變化。”

疾病和組織再生研究的新動力

研究小組還表明，功能特性的獲得取決于Notch，該基因在膀胱癌中起著抑癌作用：Notch激活可導(dǎo)致細(xì)胞分化，這是細(xì)胞的正常功能，可作為針對腫瘤的保護(hù)機(jī)制增長。“我們首次展示了這種途徑，該途徑與研究人員曼努埃爾·塞拉諾(Manuel Serrano)先前已證明在膀胱癌中發(fā)生了改變，在正常組織中起作用并調(diào)節(jié)其分化，這可能就是為什么它在腫瘤中也起作用。” “當(dāng)該途徑失活時(shí)，細(xì)胞不能很好地分化，并且更容易發(fā)展為癌癥。”

這些發(fā)現(xiàn)不僅有益于膀胱癌研究，而且有益于該器官的其他病理，例如膀胱炎。“我們的工作使正在研究其他病理學(xué)的研究人員能夠擁有大量穩(wěn)定的細(xì)胞群來研究這些疾病。此外，我們擴(kuò)大細(xì)胞群的技術(shù)對于手術(shù)后的組織再生可能非常重要。”

作為這項(xiàng)研究的下一步，Paco Real的目標(biāo)是對人類細(xì)胞執(zhí)行相同的步驟，對它們進(jìn)行基因操作，然后誘導(dǎo)損傷以分析其在病理情況下的行為并闡明其修復(fù)機(jī)制。

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