Organoids are three-dimensional (3D) miniature structures cultured in vitro produced from either human pluripotent stem cells (hPSCs) or adult stem cells (AdSCs) derived from healthy individuals or patients that recapitulate the cellular heterogeneity, structure, and functions of human organs. The advent of human 3D organoid systems is now possible to allow remarkably detailed observation of stem cell morphogens, maintenance and differentiation resemble primary tissues, enhancing the potential to study both human physiology and developmental stage. As they are similar to their original organs and carry human genetic information, organoids derived from patient hold great promise for biomedical research and preclinical drug testing and is currently used for personalized, regenerative medicine, gene repair and transplantation therapy. In recent decades, researchers have succeeded in generating various types of organoids mimicking in vivo organs. Herein, we provide an update on current in vitro differentiation technologies of brain, retinal, kidney, liver, lung, gastrointestinal, cardiac, vascularized and multi-lineage organoids, discuss the differences between PSC- and AdSC-derived organoids, summarize the potential applications of stem cell-derived organoids systems in the laboratory and clinic, and outline the current challenges for the application of organoids, which would deepen the understanding of mechanisms of human development and enhance further utility of organoids in basic research and clinical studies. [ Lire plus… ]
Cet article approfondi de Xiao-Yan Tang, Shanshan Wu, Da Wang, Chu Chu, Yuan Hong, Mengdan Tao, Hao Hu, Min Xu, Xing Guo et Yan Liu, publié dans « Signal Transduction and Targeted Therapy » volume 7, article numéro 168 (2022), offre une vue d’ensemble complète des avancées et des applications des organoïdes humains dans la recherche fondamentale et les contextes cliniques.
Résumé : Les organoïdes humains sont de petites structures tridimensionnelles cultivées in vitro à partir de cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) ou de cellules souches adultes (AdSCs). Ces organoïdes imitent la diversité cellulaire, la structure et la fonction des organes humains. Ils ont révolutionné la capacité d’observer la différenciation et le maintien des cellules souches, ressemblant à des tissus primaires, et sont de plus en plus utilisés pour étudier la physiologie humaine et les étapes du développement. Particulièrement bénéfiques pour la recherche biomédicale et les tests précliniques de médicaments, les organoïdes dérivés de patients sont un outil prometteur pour la médecine personnalisée, les thérapies régénératives, la réparation génétique et la transplantation.
Introduction : L’article commence par discuter des limites des modèles animaux traditionnels et des lignées cellulaires 2D dans la recherche biomédicale, soulignant le besoin de modèles qui reproduisent mieux les systèmes d’organes humains. L’avènement des technologies de cellules souches pluripotentes humaines (PSC) et de cellules souches adultes (AdSC) a permis le développement de modèles plus spécifiques à l’homme, aidant grandement dans l’étude des maladies humaines et la génération de matériaux cellulaires pour le criblage de composés.
Organoïdes issus de PSCs et d’AdSCs : L’article distingue entre les organoïdes dérivés de PSCs et d’AdSCs. Les organoïdes issus de PSCs sont complexes et incluent des composants mésenchymateux, épithéliaux et endothéliaux, les rendant adaptés pour étudier le développement humain précoce. Les organoïdes dérivés d’AdSCs, en revanche, sont plus simples et plus proches du tissu adulte, adaptés pour étudier la réparation des tissus adultes et les maladies.
Applications de la Technologie des Organoïdes :
- Modélisation des Maladies Génétiques : Les organoïdes sont utilisés pour modéliser les maladies génétiques humaines, offrant des aperçus des mécanismes des maladies et permettant de tester des traitements potentiels.
- Découverte de Médicaments et Évaluation de la Toxicité : Les organoïdes servent de plateformes pour la découverte de médicaments à haut débit, permettant des tests de toxicité plus précis et des études précliniques.
- Recherche sur le Cancer : Les organoïdes sont devenus des outils précieux pour la recherche sur le cancer, permettant d’étudier la biologie des tumeurs et de tester des traitements potentiels.
- Médecine Personnalisée : Les organoïdes peuvent être utilisés pour adapter les traitements aux patients individuels, améliorant l’efficacité des thérapies.
- Réparation Génétique et Thérapie de Transplantation : Les organoïdes sont explorés pour leur potentiel en thérapie génique et comme sources de tissus transplantables pour la médecine régénérative.
Conclusion et Perspective : L’article conclut en soulignant la promesse de la technologie des organoïdes dans divers domaines, de la recherche fondamentale aux applications biomédicales. Il reconnaît également les défis tels que le besoin d’une meilleure reproductibilité, d’une mise à l’échelle et d’une vascularisation dans les organoïdes, et pointe vers de futures avancées qui pourraient rendre les organoïdes encore plus utiles dans la pratique clinique.