Modelo de organoides humanos Microambiente endometrial 3D

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Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han diseñado un microambiente endometrial en 3D mediante el desarrollo de una matriz extracelular (ECM) sintética inspirada en tejidos para células endometriales humanas. Este modelo simula aspectos clave del ciclo menstrual humano e introduce una plataforma sintética para estudiar la comunicación célula-célula y célula-matriz en un entorno controlado, a largo plazo y sintonizable que ayudará a comprender los mecanismos que gobiernan la salud y la enfermedad menstrual humana.

El artículo de investigación, “El modelo de cocultivo organoide del endometrio humano cíclico en una matriz extracelular totalmente sintética permite el estudio de la diafonía epitelial-estromal” se publicó en la revista Cell Press Med.

En el endometrio, las hormonas sexuales impulsan un rápido crecimiento y maduración del tejido junto con cambios igualmente dinámicos en las interacciones de la MEC con las células que están asociadas molecular y mecánicamente con la función reproductiva. Este es un ejemplo asombroso de biología regenerativa en acción. Estas extraordinarias cualidades regenerativas también desempeñan un papel en enfermedades incapacitantes comunes como la endometriosis, para la que existe una necesidad urgente de nuevos tratamientos.

Las poblaciones de células del estroma y del epitelio desempeñan un papel importante en la mediación de las señales de las hormonas sexuales durante el ciclo menstrual humano. Sin embargo, la falta de modelos que permitan su estudio ha dificultado el avance del campo. En este trabajo, investigadores del MIT sintetizaron una nueva ECM para permitir estudios paralelos de células estromales y organoides epiteliales endometriales.

Los coautores principales Juan Gnecco, PhD, ahora profesor asistente en el departamento de ingeniería biomédica de Tufts, y Alexander Brown, PhD, hicieron esto analizando la composición de la matriz y la expresión de la integrina endometrial dependiente del ciclo menstrual para encontrar una posible interacción célula-matriz. señales para incorporar en un hidrogel a base de polietilenglicol (PEG) reticulado con péptidos que son lábiles a la metaloproteinasa de matriz. Luego, buscaron características biofísicas y moleculares del endometrio para descubrir qué tipos de mezclas funcionarían para el crecimiento impulsado por hormonas y la diferenciación de organoides epiteliales, células estromales y cocultivos de los dos tipos de células. Cuando se coencapsularon en hidrogeles ajustados a un régimen de rigidez similar al del tejido nativo y se funcionalizaron con dos péptidos, un péptido de adhesión derivado de colágeno (GFOGER) y un péptido derivado de fibronectina (PHSRN-K-RGD), cada tipo de célula mostró características Respuestas morfológicas y moleculares a los cambios hormonales.

Como prueba de concepto, utilizaron este modelo para mostrar cómo los comportamientos dependientes de hormonas del epitelio endometrial en cocultivo con estroma son diferentes de los del monocultivo. Por ejemplo, vieron que la señal proinflamatoria IL1B parece impulsar los cocultivos de endometrio, pero no los monocultivos, a un estado que imita los síntomas de enfermedades como la endometriosis.

Este modelo permite estudiar los efectos moleculares y fenotípicos de la diafonía epitelial-estroma endometrial en cultivos a largo plazo de células endometriales derivadas de pacientes. Esto se hace definiendo un hidrogel ECM completamente sintético diseñado para reemplazar Matrigel para el cultivo de organoides y apoyar el cultivo estromal simultáneamente. Las matrices naturales como Matrigel y colágeno, que se han utilizado solas para cocultivo o combinadas de forma creativa, incluyen muchas moléculas de señalización extrañas que pueden ahogar las señales producidas por las células que sustentan. El componente principal de esta ECM sintética, el PEG, es una pizarra en blanco conocida por su relativa falta de interacción con las proteínas. Por tanto, los GF, las citoquinas y otras moléculas producidas por cada tipo de célula pueden dominar libremente las redes de comunicación entre células. Por diseño, la ECM sintética tiene sólo una pequeña cantidad de señales biológicas: dos ligandos de integrina, dos proteínas de unión a la ECM y un péptido reticulante.

Aunque este es sólo el primer paso para describir la MEC sintética, puede ser mejor que los modelos de cocultivo sin MEC para imitar y estudiar ciertos aspectos de las enfermedades endometriales.