Un nuevo método de cultivo de organoides puede verificar la toxicidad humana de los nanomateriales

El Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea (KRISS) ha desarrollado el primer método de cultivo de organoides del mundo capaz de evaluar con precisión la toxicidad humana de los nanomateriales. Se espera que esta nueva tecnología, superando las limitaciones del método de cultivo convencional, impulse la comercialización de la evaluación de la seguridad de nanomateriales y nanomedicina basada en organoides.

el papel es publicado en el diario Nano letras.

Un organoide es una versión miniaturizada de un órgano producido mediante el cultivo de células madre humanas in vitro. Dado que un organoide simula eficazmente el cuerpo humano, los organoides están atrayendo mucha atención como medio de evaluación de toxicidad de próxima generación, reemplazando pruebas con animales; sin embargo, tienen un inconveniente: la estandarización es difícil debido a las limitaciones del método de cultivo.

En el método de cultivo de organoides convencional, las células se incrustan en la matriz extracelular y se solidifican en forma de cúpula para formar una estructura tridimensional; luego se agrega un medio de cultivo para cultivar las células. En este método, el grosor de la cúpula de la matriz extracelular varía en el centro y el borde, provocando un desequilibrio en el suministro de oxígeno.

Como resultado, los organoides no crecen de manera uniforme; en cambio, se agregan en la cúpula como burbujas y, por lo tanto, son difíciles de dividir. El mayor problema es que los nanomateriales no pueden penetrar en la cúpula, por lo que no se puede confirmar con precisión su impacto en los organoides.

En el método de cultivo de organoides recientemente desarrollado, la matriz extracelular se mezcla directamente con la solución de cultivo para cultivar organoides de forma flotante.

Este método es adecuado para la comercialización porque los organoides se pueden producir en un tamaño relativamente uniforme y se pueden dividir fácilmente en números idénticos. La preparación y división uniformes son esenciales porque proyección de alto impacto Se realiza en sitios industriales reales colocando un máximo de 1.000 organoides en cada contenedor para probar simultáneamente sus reacciones a los nanomateriales.

Otro gran beneficio del nuevo método es que, a diferencia del método de cultivo convencional, la ausencia de la cúpula de la matriz extracelular permite que cada nanomaterial llegue a los organoides. La tasa de penetración de nanomateriales es la misma que la del modelo de celda bidimensional que se utiliza actualmente en sitios industriales. El método de cultivo recientemente desarrollado es el primero del mundo que permite confirmar la penetración de nanomateriales en organoides.

El grupo de medición Nanobio de KRISS inicialmente cultivó organoides durante tres días utilizando el método convencional. Después de retirar la cúpula de la matriz extracelular, llevaron a cabo un cultivo flotante de los organoides en un cultura solución mezclada con el la matriz extracelular a una concentración del 5% (v/v) para probar la toxicidad de los nanomateriales.

Los organoides fueron tratados con nanopartículas de óxido de zinc (NP ZnO), que son un material tóxico para el hígado, y nanopartículas de oro no tóxicas (AuNP). La comparación demostró que, a diferencia del método convencional, se podía observar con precisión la toxicidad de cada material.

Ahruem Baek, investigador principal de KRISS, dijo: “Con base en nuestros resultados, estableceremos procedimientos estándar de evaluación de seguridad de nanomateriales y nanomedicinas utilizando organoides, contribuyendo al avance de la nanoindustria de Corea”.

Los resultados de este estudio pueden permitir una evaluación de seguridad rápida y precisa de nanomateriales y nanomedicina utilizando organoides, contribuyendo a la utilización segura de nanomateriales en diversos campos técnicos estratégicos.

Tae Geol Lee, director del Centro de Metrología de Nanoseguridad de KRISS, dijo: “A medida que crece continuamente la necesidad de realizar pruebas de reemplazo con animales, requeridas por el Ministerio de Seguridad de Alimentos y Medicamentos y la FDA de EE. UU., es muy significativo que tengamos desarrolló la primera del mundo organoide-basado nanomaterial tecnología de evaluación de seguridad a través de una investigación convergente y cooperativa con un hospital”.