Projektbeschreibung
Fortschrittliche Verfahren zur Organoid-Züchtung fördern die Erforschung von Krankheiten und Arzneimittelentwicklung
Hirnorganoide sind selbstorganisierende 3D-Strukturen, die humanen induzierten pluripotenten Stammzellen entstammen und sowohl Struktur als auch Funktion des menschlichen fötalen Gehirns nachbilden. Organoide könnten die vorhandenen zweidimensionalen In-vivo-Zellkulturen und Tiermodelle für Diagnose- und Behandlungszwecke ersetzen. Dies ist jedoch noch nicht umgesetzt worden, da es an geeigneten Vorbereitungsmethoden fehlt. Das EU-finanzierte Projekt PHOENIX zielt auf die Entwicklung einer nahtlosen Pipeline für die Organoid-Züchtung ab, mit der Reproduzierbarkeit, kontrollierte Reifung und Vaskularisierung von Hirnorganoiden untersucht werden können. Die Forschenden werden die Akustophorese anwenden, eine Methode zur Manipulation von Partikeln und Zellen durch Ultraschall, und damit versuchen, die geordnete Verkapselung von Stammzellen in Hydrogeltröpfchen zu erzielen. Zudem werden sie eine Mikrofluidik-Plattform entwickeln, auf der die Zellen unter vollständig kontrollierten Bedingungen differenziert werden.
Ziel
The aim of PHOENIX is to use my expertise in microsystems engineering to close critical technology gaps in organoid generation. Cerebral organoids are 3D self-assembled structures derived from human induced pluripotent stem cells, replicating both structure and function of the human foetal brain. Organoids have the potential to replace existing 2D cell cultures and animal models, but this has not yet been realised due to rudimentary preparation methods.
In PHOENIX, three important technology gaps will be addressed: reproducibility, controlled maturation and vascularisation. I aim to build on my pioneering research on droplet acoustofluidics and the scientific output of my ERC Starting Grant to develop three microfluidic modules that at the end of the project shall be integrated into a seamless organoid engineering pipeline. The technology in focus is acoustophoresis, a method to manipulate particles and cells by ultrasound. This will be used to achieve ordered encapsulation of stem cells in hydrogel droplets and develop a microfluidic platform where the cells can be differentiated under fully controlled conditions. Finally, two-photon writing will be used to integrate a vascular network with the organoid constructs to form an important delivery architecture for nutrients and blood components. PHOENIX will be focused on both technology development and thorough biological characterisation of the resulting organoids to demonstrate both expected, and unexpected, benefits of transferring organoid generation on-chip.
Collaborations have been established with Prof. Christine Mummery and Dr. Valeria Orlova, both at LUMC, NL as well as Dr. Anna Falk at KI, SE to provide expertise in complementary fields of this highly interdisciplinary project. The expected output of PHOENIX is a microfluidic technology that enables high-throughput generation of cerebral organoid with a multi-regional structure and vascularisation in a direct process.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedGastgebende Einrichtung
751 05 Uppsala
Schweden