Description du projet
Des techniques avancées d’ingénierie des organoïdes pour stimuler la recherche sur les maladies et le développement de médicaments
Les organoïdes cérébraux sont des structures autoassemblées en 3D dérivées de cellules souches pluripotentes induites humaines, répliquant la structure et la fonction du cerveau fœtal humain. Ces organoïdes pourraient remplacer les cultures cellulaires in vivo en 2D et les modèles animaux à des fins de diagnostic et de traitement, mais cette solution n’a pas encore été mise en œuvre car les bonnes méthodes de préparation font défaut. Le projet PHOENIX, financé par l’UE, entend développer un portefeuille d’ingénierie d’organoïdes intégré afin d’examiner la reproductibilité, la maturation contrôlée et la vascularisation des organoïdes cérébraux. En recourant à la lévitation acoustique, une méthode de manipulation des particules et des cellules par ultrasons, les chercheurs tenteront de parvenir à une encapsulation ordonnée des cellules souches dans des gouttelettes d’hydrogel. Ils développeront également une plateforme microfluidique où les cellules seront différenciées dans des conditions entièrement contrôlées.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstitution d’accueil
751 05 Uppsala
Suède