Radiofrequentie-identificatiechips (RFID) worden tegenwoordig gebruikt voor alles, van betalen voor openbaar vervoer tot het volgen van vee tot het stoppen van winkeldieven. Maar nu, onderzoekers in de VS en Japan willen ze voor iets anders gebruiken:het bijhouden van organoïden, monsters van menselijk weefsel die stukken van organen nabootsen en worden gekweekt uit stamcellen. De organoïden die de onderzoekers hadden ingebed met RFID-chips functioneerden normaal en waren bestand tegen extreme omstandigheden, wat suggereert dat ze een nuttige manier kunnen zijn om de grote hoeveelheden organoïden te organiseren en te identificeren die vaak nodig zijn in experimentele situaties. Het werk verschijnt 31 mei in het tijdschrift iScience .

"Dit soort multidisciplinaire benadering biedt mogelijk een ontwrichtende weg vooruit:het idee is om organoïden te combineren met digitale technologieën om het testen en transplanteren van medicijnen te bevorderen, " zegt senior auteur Takanori Takebe, een arts en onderzoeker in het Cincinnati Children's Hospital Medical Center, Tokyo Medische en Tandheelkundige Universiteit, en Yokohama City University.

Menselijke organoïden zijn een veelbelovende weg voor onderzoek naar menselijke ontwikkeling en ziekte omdat ze de structuur repliceren, functie, en fenotype van onze organen in miniatuur in het lab. Gegroeid uit door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen, zij verdelen, differentiëren, en zelf-assembleren volgens de groeiprogramma's van hun overeenkomstige organen. En vooral in de geneeskunde, ze kunnen de effecten van bepaalde medicijnen op onze organen illustreren op manieren die meer traditionele celculturen niet kunnen.

Het idee om microchips in te bedden in menselijke organoïden leek een natuurlijke keuze voor Takebe, die veel heeft gewerkt met RFID-chips in gezondheidscontexten. De chips kunnen worden gebruikt om te voelen, dossier, en interessante veranderingen volgen die in grote hoeveelheden organoïden tegelijk leven - en omdat cellen zichzelf assembleren tot 3D-structuren tijdens het groeiproces van een organoïde, hij dacht dat het mogelijk zou zijn dat de microchips op natuurlijke wijze in de organoïden werden geïntegreerd terwijl ze groeiden. "Het introduceren van de chips door middel van krachtige methoden zoals injectie is extreem giftig voor organoïden, dus gebruikten we de natuurlijke zelfcavitatiekracht van de organoïde om de microchips te integreren, zodat we weefselbeschadiging en vernietiging konden voorkomen, " hij zegt.

Om deze procedure te testen, hij en zijn team kweekten hybride leverorganoïden met goedkope, in de handel verkrijgbare RFID-chips ter grootte van zandkorrels. Ze ontdekten dat 95% van hun 96 testorganoïden de chip met succes had geïntegreerd. De organoïden waren niet beschadigd door de procedure:ze waren normaal gevormd, uitgescheiden normale levereiwitten, en vervoerde gal zoals verwacht. "Er waren bijna geen verschillen, verrassend genoeg, ' zegt Takebe.

De RFID-chips, die bekend staan ​​om hun duurzaamheid, functioneerde ook zoals verwacht. Hybride organoïden gekweekt uit stamcellen van donoren met leververvetting kunnen door RFID worden geïdentificeerd in een pool van organoïden van verschillende donoren. En de chips doorstonden ook een aantal tests van het soort omstandigheden dat ze mogelijk nodig hebben om te overleven om bruikbaar te zijn in onderzoek:zij en hun organoïden functioneerden nog steeds normaal nadat ze waren ingevroren en ontdooid voor cryopreservatie, bij temperaturen van bijna min 200 graden Celsius, na te zijn ingebed in paraffine, en bij een reeks verschillende pH's.

Takebe erkent dat er nog steeds beperkingen zijn aan deze aanpak. Er moet meer worden gedaan om de productie van deze hybride organoïden op te schalen, en hij en zijn team werken momenteel aan de ontwikkeling van een systeem dat tegelijkertijd de radiofrequentie en fluorescentie van een organoïde kan scannen. Hij hoopt ook dat in de toekomst andere soorten microchips in organoïden kunnen worden geïntegreerd en dat RFID-chips met detectietechnologieën kunnen worden gebruikt om realtime gegevens over de organoïden vast te leggen. "De focus van mijn lab is volledig biologisch, dus sommige van deze uitdagingen zijn dingen die we niet alleen kunnen oplossen. Maar met samenwerking tussen experts op verschillende gebieden, en vooral gezien hoe snel de technologie evolueert, Ik geloof dat we ze kunnen en zullen oplossen, " hij zegt.