Naukowcy są pionierami metody pomiaru sztywności tkanek wątroby bez uszkodzeń

Naukowcy są pionierami metody pomiaru sztywności tkanek wątroby bez uszkodzeń

Naukowcy z Korei Południowej opracowali model chorób organoidalnych i technologię nieniszczącej analizy sztywności, aby ocenić skuteczność nowych leków na stłuszczenie wątroby.

Informacje przekazane przez dr Hyunwoo Kim i dr Myungae Bae z Koreańskiego Instytutu Badawczego Technologii Chemicznej (KRICT) poprowadziły zespół badawczy do opracowania techniki ilościowego pomiaru sztywności opartej na nanosondzie, aby zminimalizować sztuczny model organoidu, jednocześnie minimalizując uszkodzenia tkanek.

Niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby występuje, gdy w komórkach wątroby gromadzi się nadmiar tłuszczu w wyniku przejadania się lub braku ruchu, co powoduje, że wątroba staje się bardziej miękka. Z biegiem czasu stan ten może prowadzić do zwłóknienia, marskości wątroby i ostatecznie chorób zagrażających życiu, takich jak rak wątroby. Dlatego też w procesie opracowywania leków na choroby wątroby kluczowe znaczenie ma określenie skutecznych metod leczenia wczesnych stadiów stłuszczeniowej choroby wątroby.

Opracowywanie leków na choroby wątroby obejmuje wielokrotne testowanie potencjalnych leków przeciwko organoidom chorobotwórczym i analizę ich reakcji. W szczególności sztywność fizyczna tkanek wątroby jest przydatna, wskazując na postęp NAFLD. Jednakże ciągłe i in-situ pomiary ich sztywności stanowią wyzwanie, ponieważ obecne metody pomiaru opierają się głównie na całym obszarze organoidu aż do zniszczenia.

Zespół badawczy opracował technikę umożliwiającą nieniszczący pomiar in situ organoidów wątroby modelowanych w przebiegu stłuszczeniowej choroby wątroby, przy jednoczesnym utrzymaniu ich przy życiu. Przykładając siły nanoniutonowskie do powierzchni styku sonda-organoid za pomocą nanosond, zespół był w stanie ilościowo zmierzyć zlokalizowaną sztywność bez uszkadzania organoidu.

Aby wykazać wykonalność techniki pomiaru sztywności lokalnej opartej na nanosondzie, zabarwili sztuczny organoid barwnikiem w celu zidentyfikowania regionów bogatych/ubogich w tłuszcze, w których obserwuje się silną/słabą intensywność fluorescencji.

W celu pomiaru sztywności „nanosondę” powoli wprowadzano do tkanki organoidalnej za pomocą końcówki o wielkości nanometra przymocowanej do małego wspornika.

Stopień zgięcia nanosondy podczas ściskania organoidu dokładnie zmierzono za pomocą odbicia lasera na powierzchni sondy. Porównując stopień zginania ze sztywnością, uzyskano ilościową wartość sztywności sparametryzowaną modułem Younga.

W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które wymagały chemicznego utrwalenia, które zabijało organoid, nowa technika nanosondy umożliwia pomiary „na żywo” przy jednoczesnym zachowaniu żywotności organoidu w pożywce hodowlanej. Dzięki zastosowaniu płytkiego nacięcia o wielkości około 5 mikronów metoda w ogóle nie uszkadza tkanki wątroby.

Zastosowanie nowo opracowanej technologii pomiaru sztywności za pomocą nanosondy do modeli organoidów bezalkoholowej stłuszczonej wątroby ujawniło, że sztywność obszarów zgromadzonych w tłuszczu była o około 35% mniejsza w porównaniu z obszarami o słabej fluorescencji. Potwierdza to możliwość precyzyjnego targetowania w konkretne regiony.

Zastosowanie obrazowania fluorescencyjnego akumulacji lipidów w celu określenia miejsc pomiaru skróciło całkowity czas pomiaru o ponad połowę w porównaniu z metodami losowego pobierania próbek. Ponadto po pomiarze żywotność komórek wątroby utrzymywała się na poziomie ponad 97%, wykazując minimalne uszkodzenie tkanki.

W przyszłości zespół badawczy zamierza opracować system ciągłej oceny leków, który umożliwi nieniszczące monitorowanie postępu choroby w pojedynczym organoidzie na wielu etapach.

Zespół badawczy wyjaśnił: „Technologia ta umożliwia wygodną analizę zmian modelu choroby podczas opracowywania leku na stłuszczenie wątroby. – dodał Prezydent Krict, Lee Young-Kook. Oczekujemy, że technologia ta znajdzie zastosowanie nie tylko w leczeniu chorób wątroby, ale także w innych postępach w leczeniu chorób.„

Źródła: