Hidrogeles de Matriz Decelularizada Foto-Clicks para Generar Organoides Duodenales Pancreáticos

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Biomateriales
• Biología de Células Madre
• Tecnología de Organoides

Sus antecedentes:

• Las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) humanas se utilizan para generar organoides duodenales pancreáticos (ODP) para el modelado de enfermedades y el cribado de fármacos.
• La generación actual de ODP se basa en Matrigel, una matriz derivada de tumores con composición y propiedades indefinidas que pueden promover la expresión de oncogenes.
• Las limitaciones de Matrigel dificultan los estudios mecanísticos de las interacciones célula-material debido a sus débiles propiedades mecánicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar los hidrogeles de submucosa de intestino delgado-norborneno decelularizada foto-ciclable (dSIS-NB) como reemplazo de Matrigel para la generación de ODP derivados de iPSC humanas.
• Evaluar el impacto de la rigidez del hidrogel en la diferenciación y funcionalidad de los ODP.
• Evaluar el potencial de los hidrogeles dSIS-NB para crear modelos robustos de tejido duodenal pancreático.

Principales métodos:

• Los progenitores pancreáticos (PP) se diferenciaron a partir de iPSC en cultivo 2D, se agregaron en esferoides y luego se encapsularon en hidrogeles dSIS-NB con rigidez sintonizable.
• La diferenciación y funcionalidad de los organoides se evaluaron mediante morfología, expresión de marcadores duodenales clave e hinchazón inducida por forskolina.
• Se empleó la secuenciación de ARN de célula única (scRNA-seq) para analizar la composición celular y la trayectoria de diferenciación dentro de los organoides.

Principales resultados:

• Los ODP generados en hidrogeles dSIS-NB más rígidos (∼2.5 kPa) mantuvieron un fenotipo epitelial duodenal y mostraron hinchazón funcional inducida por forskolina.
• Los hidrogeles dSIS-NB más blandos (∼0.9 kPa) y Matrigel condujeron a un fenotipo mesenquimal y no produjeron ODP funcionales.
• scRNA-seq confirmó que los hidrogeles dSIS-NB más rígidos promovieron significativamente la diferenciación de células duodenales, logrando más del 97% de descendencia duodenal.

Conclusiones:

• Los hidrogeles dSIS-NB foto-ciclables representan una alternativa prometedora, sintonizable y definida a Matrigel para generar ODP funcionales derivados de iPSC humanas.
• La rigidez del hidrogel es un factor crítico para dirigir la diferenciación de progenitores pancreáticos hacia un destino duodenal.
• Los hidrogeles dSIS-NB más rígidos facilitan la creación de modelos de ODP más precisos y robustos para la investigación pancreática.