अग्न्याशय के आस-पास के बाह्य वातावरण की नकल करने वाले एक विशेष जेल का उपयोग करके, शोधकर्ता अग्नाशयी "ऑर्गेनोइड" विकसित करने में सक्षम थे, जिससे उन्हें अग्नाशयी ट्यूमर और उनके पर्यावरण के बीच महत्वपूर्ण बातचीत का अध्ययन करने की इजाजत मिली। अब ऊतक विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ जैल के विपरीत, नया एमआईटी जेल पूरी तरह से सिंथेटिक है, इकट्ठा करना आसान है और हर बार एक सुसंगत संरचना के साथ उत्पादित किया जा सकता है।

स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग प्रोफेसर ऑफ टीचिंग इनोवेशन और जैविक इंजीनियरिंग और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर लिंडा ग्रिफिथ कहते हैं, "पुनरुत्पादन का मुद्दा एक प्रमुख है।" "अनुसंधान समुदाय इस प्रकार के ऑर्गेनोइड की अधिक व्यवस्थित संस्कृतियों को करने के तरीकों की तलाश कर रहा है, और विशेष रूप से सूक्ष्म पर्यावरण को नियंत्रित करने के लिए।"

शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया है कि उनके नए जेल का उपयोग आंतों और एंडोमेट्रियल ऊतक सहित अन्य प्रकार के ऊतकों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है।

ग्रिफ़िथ और क्लॉस जोर्गेनसन, कैंसर रिसर्च यूके मैनचेस्टर इंस्टीट्यूट के एक समूह के नेता, पेपर के वरिष्ठ लेखक हैं, जो आज में दिखाई देता है प्रकृति सामग्री. मुख्य लेखक क्रिस्टोफर नीचे हैं, जो कैंसर रिसर्च यूके मैनचेस्टर इंस्टीट्यूट के पूर्व स्नातक छात्र हैं।

सूक्ष्म पर्यावरण की नकल करना

परंपरागत रूप से, प्रयोगशालाओं ने व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ऊतक-व्युत्पन्न जेल का उपयोग प्रयोगशाला डिश में ऑर्गेनोइड विकसित करने के लिए किया है। हालांकि, जैसा कि सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वाणिज्यिक जेल प्रोटीन, प्रोटीयोग्लीकैन और चूहों में उगाए गए ट्यूमर से प्राप्त विकास कारकों का एक जटिल मिश्रण है, यह बहुत से परिवर्तनशील है और इसमें अवांछनीय घटक मौजूद हैं, ग्रिफ़िथ कहते हैं। यह हमेशा कई प्रकार की कोशिकाओं के विकास की अनुमति नहीं देता है। लगभग 10 साल पहले, ग्रिफ़िथ की प्रयोगशाला ने एक सिंथेटिक जेल को डिजाइन करने पर काम करना शुरू किया, जिसका उपयोग उपकला कोशिकाओं को विकसित करने के लिए किया जा सकता है, जो अन्य सहायक कोशिकाओं के साथ-साथ अधिकांश अंगों को लाइन करने वाली चादरें बनाती हैं।

उन्होंने जो जेल विकसित किया है वह पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (पीईजी) पर आधारित है, एक बहुलक जिसे अक्सर चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि यह जीवित कोशिकाओं के साथ बातचीत नहीं करता है। शरीर में अंगों को घेरने वाले बाह्य मैट्रिक्स के जैव रासायनिक और जैव-भौतिक गुणों का अध्ययन करके, शोधकर्ता उन विशेषताओं की पहचान करने में सक्षम थे जिन्हें वे पीईजी जेल में शामिल कर सकते थे ताकि कोशिकाओं में वृद्धि हो सके।

एक प्रमुख विशेषता पेप्टाइड लिगैंड्स नामक अणुओं की उपस्थिति है, जो सेल सतह प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं जिन्हें इंटीग्रिन कहा जाता है। लिगेंड्स और इंटीग्रिन के बीच चिपचिपा बंधन कोशिकाओं को जेल का पालन करने और ऑर्गेनोइड बनाने की अनुमति देता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि उनके जैल में फाइब्रोनेक्टिन और कोलेजन से प्राप्त छोटे सिंथेटिक पेप्टाइड्स को शामिल करने से उन्हें आंतों के ऊतकों सहित विभिन्न प्रकार के उपकला ऊतकों को विकसित करने की अनुमति मिली। उन्होंने दिखाया कि प्रतिरक्षा कोशिकाओं के साथ-साथ स्ट्रोमल कोशिकाएं नामक सहायक कोशिकाएं भी इस वातावरण में पनप सकती हैं।

नए अध्ययन में, ग्रिफ़िथ और जोर्गेनसन यह देखना चाहते थे कि क्या जेल का उपयोग सामान्य अग्नाशय के अंगों और अग्नाशय के ट्यूमर के विकास का समर्थन करने के लिए भी किया जा सकता है। परंपरागत रूप से, अग्नाशयी ऊतक को इस तरह से विकसित करना मुश्किल रहा है जो कैंसर कोशिकाओं और सहायक वातावरण दोनों की नकल करता है, क्योंकि एक बार जब अग्नाशयी ट्यूमर कोशिकाएं शरीर से हटा दी जाती हैं, तो वे अपने विशिष्ट कैंसर लक्षण खो देते हैं।

ग्रिफ़िथ की प्रयोगशाला ने नए जेल का उत्पादन करने के लिए एक प्रोटोकॉल विकसित किया, और फिर जॉर्गेन्सन की प्रयोगशाला के साथ मिलकर इसका परीक्षण किया, जो अग्नाशयी कैंसर के जीव विज्ञान का अध्ययन करता है। जोर्गेनसन और उनके छात्र चूहों से प्राप्त स्वस्थ या कैंसरयुक्त अग्नाशयी कोशिकाओं का उपयोग करके, जेल का उत्पादन करने और अग्नाशय के ऑर्गेनोइड विकसित करने के लिए इसका उपयोग करने में सक्षम थे।

"हमें लिंडा से प्रोटोकॉल मिला और हमें अभिकर्मकों में मिला, और फिर यह बस काम किया," जोर्गेन्सन कहते हैं। "मुझे लगता है कि यह बताता है कि सिस्टम कितना मजबूत है और लैब में इसे लागू करना कितना आसान है।"

वे कहते हैं कि अन्य दृष्टिकोण जो उन्होंने आजमाए थे, वे बहुत जटिल थे या जीवित ऊतकों में देखे गए सूक्ष्म वातावरण का पुनर्पूंजीकरण नहीं करते थे। इस जेल का उपयोग करते हुए, जोर्गेन्सन की प्रयोगशाला अग्नाशयी ऑर्गेनोइड की तुलना जीवित चूहों में अध्ययन किए गए ऊतकों से करने में सक्षम थी, और उन्होंने पाया कि ट्यूमर ऑर्गेनोइड अग्नाशयी ट्यूमर में देखे गए समान इंटीग्रिन को व्यक्त करते हैं। इसके अलावा, अन्य प्रकार की कोशिकाएं जो आमतौर पर ट्यूमर को घेरती हैं, जिसमें मैक्रोफेज (एक प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिकाएं) और फाइब्रोब्लास्ट (एक प्रकार की सहायक कोशिकाएं) शामिल हैं, वे भी माइक्रोएन्वायरमेंट में विकसित होने में सक्षम थीं।

रोगी-व्युत्पन्न कोशिकाएं

शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि वे अपने जेल का उपयोग रोगियों से अग्नाशयी कैंसर कोशिकाओं से ऑर्गेनोइड विकसित करने के लिए कर सकते हैं। उनका मानना ​​​​है कि यह फेफड़े, कोलोरेक्टल और अन्य कैंसर के अध्ययन के लिए भी उपयोगी हो सकता है। इस तरह की प्रणालियों का विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि कैंसर की संभावित दवाएं ट्यूमर और उनके सूक्ष्म पर्यावरण को कैसे प्रभावित करती हैं।

एडिनबर्ग विश्वविद्यालय में एमआरसी सेंटर फॉर रिप्रोडक्टिव हेल्थ के प्रजनन चिकित्सा और सह-उप निदेशक हिलेरी क्रिचले कहते हैं, "इस पेपर में वर्णित खोजों से उपन्यास दवा उपचार दृष्टिकोण के जवाबों से संबंधित और महत्वपूर्ण प्रश्नों की सुविधा होगी।" अध्ययन में शामिल नहीं है। "कैंसर क्षेत्र लंबे समय से अन्य दृष्टिकोणों (माउस मॉडल या पृथक सेल अध्ययन) पर निर्भर है, और ऑर्गेनोइड दृष्टिकोण का योगदान, और विशेष रूप से जेल संरचना जिसमें कोशिकाओं के इन मिनी समूह बढ़ते हैं, अनुसंधान प्रगति के लिए महत्वपूर्ण होंगे।"

ग्रिफ़िथ ने एंडोमेट्रियोसिस के रोगियों से ऊतक को विकसित करने और अध्ययन करने के लिए जेल का उपयोग करने की भी योजना बनाई है, एक ऐसी स्थिति जो ऊतक का कारण बनती है जो गर्भाशय को गर्भाशय के बाहर बढ़ने के लिए प्रेरित करती है। इससे दर्द और कभी-कभी बांझपन हो सकता है।

नए जेल के फायदों में से एक यह है कि यह पूरी तरह सिंथेटिक है, और पीईजी और कुछ पॉलीपेप्टाइड समेत विशिष्ट अग्रदूतों को मिलाकर प्रयोगशाला में आसानी से बनाया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने प्रौद्योगिकी पर एक पेटेंट दायर किया है और इसे एक ऐसी कंपनी को लाइसेंस देने की प्रक्रिया में हैं जो व्यावसायिक रूप से जेल का उत्पादन कर सकती है।

अनुसंधान को कैंसर रिसर्च यूके, रोसेट्री ट्रस्ट, एक यूरोपीय अनुसंधान परिषद कंसोलिडेटर अवार्ड, नेशनल साइंस फाउंडेशन, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ और डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी द्वारा वित्त पोषित किया गया था।