Nowatorski model tarczycy pomaga wskazać substancje zaburzające gospodarkę hormonalną
Układ hormonalny to złożona sieć gruczołów i narządów, które wytwarzają i transportują hormony w naszych ciałach, regulując wiele procesów fizjologicznych, w tym tętno, sen, nastrój, działanie układu rozrodczego i rozwój mózgu. Coraz więcej danych wskazuje na to, że substancje chemiczne, na które jesteśmy narażeni, pochodzące z przedmiotów codziennego użytku, w tym z puszek, tworzyw sztucznych i urządzeń gospodarstwa domowego, wpływają na prawidłowe funkcjonowanie układu hormonalnego. Substancje te, określane mianem substancji zaburzających gospodarkę hormonalną, są powiązane z szeregiem schorzeń, począwszy od otyłości, a kończąc na zaburzeniach płodności. Wiemy też, że zaburzają one pracę tarczycy, narządu w kształcie motyla, który znajduje się w szyi, który odpowiada za kontrolę metabolizmu. Potwierdzenie związku przyczynowego między wystawieniem na działanie tych substancji i skutkami jest trudne. Jednym z powodów tego stanu rzeczy jest niska dostępność ludzkich tkanek pochodzących z tarczycy na potrzeby badań. W ramach projektu SCREENED(odnośnik otworzy się w nowym oknie) naukowcy opracowali trójwymiarowe modele tarczycy, aby usprawnić badania wpływu substancji zaburzających gospodarkę hormonalną na ten narząd. Rozwiązanie obejmowało biodrukowane organoidy, które odzwierciedlają funkcjonowanie prawdziwych gruczołów tarczycy precyzyjniej niż konwencjonalne modele. „Organoidy stanowią bardziej zaawansowany i realistyczny model tarczycy, ponieważ pęcherzyki organoidalne uszkodzone przez substancje chemiczne mają taką samą sygnaturę jak tyreocyty [naturalne pęcherzyki] w prawdziwej tarczycy”, wyjaśnia Lorenzo Moroni(odnośnik otworzy się w nowym oknie), wykładowca biofabrykacji na Uniwersytecie w Maastricht(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Niderlandach.
Prace nad nowymi modelami tarczycy
Zespół projektu SCREENED opracował trzy różne modele 3D in vitro. Dwa z nich opierały się na komórkach ludzkich, ostatni został stworzony z komórek mysich. Modele te zostały następnie wykorzystane do zbadania wpływu substancji chemicznych na czynność tarczycy. „Modele zostały wykorzystane w celu sprawdzenia działania 16 substancji zaburzających gospodarkę hormonalną w różnych stężeniach. Odkryliśmy, że model wykorzystujący organoidy, a także model biodrukowany, były znacznie bardziej wrażliwe na stężenia chemikaliów niż tyreocyty 2D”, zauważa Moroni. Głównym osiągnięciem zespołu było zaprojektowanie bioreaktora, który mógł znacznie przyspieszyć testowanie substancji na nowych modelach. „Opracowany przez nasz zespół układ mikrofizjologiczny jest wyjątkowy, ponieważ pozwala nam na przeprowadzenie przeszło 50 równoległych testów”, mówi Moroni. „Zapewnia to wysoką przepustowość, która jest istotna z punktu widzenia systemów hodowli komórkowych 3D, które w przeciwnym razie bywają trudne do skalowania pod kątem wykorzystania w badaniach przesiewowych”.
Rozwój modeli organoidów na układach
Korzystając z biodrukowanego modelu tarczycy, naukowcy byli również w stanie wskazać substancje chemiczne przy znacznie niższych stężeniach niż w przypadku innych rozwiązań testowych, mierząc parametry takie jak ekspresja hormonów tarczycy i zaburzenia. Naukowcy skupieni wokół projektu SCREENED mają nadzieję na kontynuowanie badań i planują ubiegać się o dalsze finansowanie. Ich kolejny projekt może obejmować połączenie większej liczby narządów z tarczycą, aby ocenić skutki narażenia innych części ciała na występujące w środowisku substancje chemiczne oraz leki o skutkach ubocznych, które mogą zaburzać pracę tarczycy.