Onderzoekers zijn pioniers in het meten van de stijfheid van leverweefsel zonder schade

Onderzoekers zijn pioniers in het meten van de stijfheid van leverweefsel zonder schade

Onderzoekers in Zuid-Korea hebben een organoïde ziektemodel en niet-destructieve stijfheidsanalysetechnologie ontwikkeld om de effectiviteit van nieuwe medicijnen voor leververvetting te evalueren.

Op basis van de aanwijzingen van dr. Hyunwoo Kim en dr. Myungae Bae van het Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) ontwikkelde het onderzoeksteam de op nanosondes gebaseerde kwantitatieve stijfheidsmeettechniek om het kunstmatige organoïdemodel te minimaliseren en tegelijkertijd de schade aan de weefsels te minimaliseren.

Niet-alcoholische leververvetting treedt op wanneer overtollig vet zich ophoopt in de levercellen door overeten of gebrek aan lichaamsbeweging, waardoor de lever zachter wordt. Na verloop van tijd kan de aandoening leiden tot fibrose, cirrose en uiteindelijk levensbedreigende ziekten zoals leverkanker. Daarom is het van cruciaal belang om effectieve behandelingen in de vroege stadia van leververvetting te identificeren bij de ontwikkeling van geneesmiddelen voor leverziekten.

De ontwikkeling van geneesmiddelen voor leverziekten omvat het herhaaldelijk testen van kandidaat-geneesmiddelen tegen ziekteverwekkende organoïden en de analyse van hun reacties. Met name de fysieke stijfheid van leverweefsels is een nuttige factor, wat de voortgang van NAFLD aangeeft. Continue en in-situ metingen van hun stijfheid zijn echter een uitdaging omdat de huidige meetmethoden voornamelijk afhankelijk zijn van het gehele organoïdegebied tot aan de vernietiging.

Het onderzoeksteam heeft een techniek ontwikkeld die niet-destructieve en in situ meting van leverorganoïden, gemodelleerd met leververvetting, mogelijk maakt, terwijl ze in leven blijven. Door enkele nano-Newton-krachten op het grensvlak tussen sonde en organoïde toe te passen met behulp van nanosondes, kon het team de plaatselijke stijfheid kwantitatief meten zonder de organoïde te beschadigen.

Om de haalbaarheid van de op nanosondes gebaseerde lokale stijfheidsmeettechniek aan te tonen, kleurden ze de kunstmatige organoïde met een kleurstof om vetrijke/arme gebieden te identificeren waar sterke/zwakke fluorescentie-intensiteiten worden waargenomen.

Voor het meten van de stijfheid werd een ‘nanosonde’ langzaam in organoïde weefsel ingebracht met behulp van een punt ter grootte van een nanometer, bevestigd aan een kleine cantilever.

De mate van buiging van de nanosonde tijdens het samenknijpen van de organoïde werd nauwkeurig gemeten door laserreflectie op het sondeoppervlak. Door de mate van buiging te correleren met de stijfheid werd de gekwantificeerde stijfheidswaarde verkregen zoals geparametriseerd in de Young-modulus.

In tegenstelling tot traditionele methoden die chemische fixatie vereisten die de organoïde doodde, maakt de nieuwe nanosondetechniek ‘live’ metingen mogelijk terwijl de levensvatbaarheid van de organoïde in kweekmedia behouden blijft. Door een ondiepe inkeping van ongeveer 5 micron aan te brengen, beschadigt de methode het leverweefsel helemaal niet.

Het toepassen van de nieuw ontwikkelde “nano-sonde stijfheidsmeettechnologie” op niet-alcoholische leververvetting-organoïde modellen onthulde dat de stijfheid van vetopgehoopte gebieden ongeveer 35% zachter was vergeleken met gebieden met zwakke fluorescentie. Dit bevestigt het vermogen om specifieke regio's nauwkeurig te targeten.

Het gebruik van fluorescentiebeeldvorming van lipidenaccumulatie om meetlocaties te bepalen, verminderde de totale meettijd met meer dan de helft in vergelijking met willekeurige bemonsteringsmethoden. Bovendien bleef de levensvatbaarheid van de levercellen na meting op ruim 97%, wat minimale weefselschade aantoont.

In de toekomst wil het onderzoeksteam een ​​continu medicijnevaluatiesysteem ontwikkelen dat niet-destructieve monitoring van de ziekteprogressie in een enkele organoïde over meerdere stadia mogelijk maakt.

Het onderzoeksteam legde uit: “Deze technologie maakt een gemakkelijke analyse mogelijk van veranderingen in het ziektemodel tijdens de ontwikkeling van geneesmiddelen voor leververvetting. Krict-president Lee Young-Kook voegde hieraan toe.” We verwachten dat deze technologie niet alleen toepasbaar zal zijn op de ontwikkeling van leverziekten, maar ook op andere ontwikkelingen in de behandeling van ziekten.“

Bronnen: