I ricercatori della Monash University hanno creato il primo idrogel di nanocellulosa a base vegetale bioattivo al mondo per supportare la crescita degli organoidi e aiutare a ridurre significativamente i costi degli studi sul cancro e sul COVID-19.

Questa scoperta dei ricercatori del BioPRIA (Bioresource Processing Institute of Australia), Il dipartimento di ingegneria chimica della Monash University e il Monash Biomedicine Discovery Institute svilupperanno organoidi più economici, più veloce e più etico.

L'idrogel può anche migliorare lo screening dei farmaci e la modellazione delle malattie per le malattie infettive, come il COVID-19; malattie metaboliche, come obesità e diabete; e cancro.

Le scoperte, pubblicato in Scienze avanzate , emerge come una scoperta promettente per la crescita di organoidi per i test di laboratorio essenziali in tutto il mondo. Con ulteriori test, questo idrogel potrebbe essere disponibile per ricercatori e operatori sanitari di tutto il mondo in meno di 12 mesi.

I gel di nanocellulosa costano solo centesimi per ogni 10 ml utilizzati, rispetto a $ 600 o più per l'attuale gold standard.

Soprattutto, i gel di nanocellulosa sono completamente a base vegetale, impedendo il prelievo di organi animali e biomolecole sconosciute per eventuali test medici avanzati.

Il professor Gil Garnier e il dottor Rodrigo Curvello di BioPRIA all'interno del dipartimento di ingegneria chimica della Monash University hanno condotto lo studio.

"Gli organoidi forniscono un modello robusto per applicazioni chiave in biomedicina, compreso lo screening dei farmaci e la modellizzazione della malattia. Ma gli approcci attuali rimangono costosi, biochimicamente variabile e indefinito, "Professore Garnier, Direttore di BioPRIA, disse.

"Questi sono i principali ostacoli per gli studi di ricerca fondamentali e la traduzione degli organoidi nelle cliniche. Sono necessarie matrici alternative in grado di sostenere i sistemi organoidi per ridurre drasticamente i costi ed eliminare l'inaffidabilità delle biomolecole sconosciute.

"Poiché l'idrogel di nanocellulosa è privo di animali, la sua composizione è controllata perfettamente e riproducibile, a differenza dei progressi attuali, e imita pienamente le condizioni del corpo umano."

Gli organoidi sono tridimensionali, versioni miniaturizzate e semplificate di organi prodotti in vitro in grado di replicare comportamenti e funzionalità di organi sviluppati.

Comunemente indicato come "organi in un piatto" o "mini-organi", gli organoidi sono un ottimo strumento per studiare i processi biologici di base. Attraverso gli organoidi, possiamo capire come le cellule interagiscono in un organo, come le malattie li colpiscono e gli effetti dei farmaci nella riduzione delle malattie.

Gli organoidi sono generati da embrioni, adulto, cellule staminali pluripotenti o pluripotenti indotte, nonché da tessuti primari sani o cancerosi. Per un uso a lungo termine, gli organoidi sono comunemente incorporati all'interno di una matrice Engelbreth-Holm Swarm (EHS) derivata dalla membrana basale ricostituita del sarcoma di topo.

Attualmente, la coltura di organoidi dipende da questo materiale derivato dal tumore costoso e indefinito che ne ostacola l'applicazione nello screening ad alto rendimento, medicina rigenerativa e diagnostica.

"Il nostro studio è stato essenzialmente in grado di utilizzare un idrogel di nanocellulosa a base vegetale ingegnerizzato in grado di replicare la crescita di organoidi intestinali piccoli derivati ​​da topi, " disse il dottor Curvello.

"E' composto essenzialmente dal 99,9% di acqua e solo dallo 0,1% di solidi, funzionalizzata con un peptide adesivo unicellulare. Le nanofibre di cellulosa sono collegate con sali che forniscono il microambiente necessario per la crescita e la proliferazione degli organoidi del piccolo intestino.

"Il gel di nanocellulosa ingegnerizzato rappresenta un'alternativa sostenibile per la crescita di organoidi, contribuendo a ridurre i costi degli studi sulle malattie di interesse mondiale, soprattutto nei paesi in via di sviluppo».