O Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) desenvolveu o primeiro método de cultura de organoides do mundo que pode avaliar com precisão a toxicidade humana de nanomateriais. Essa nova tecnologia supera as limitações do método de cultura convencional e deve impulsionar a comercialização de avaliações de segurança baseadas em organoides de nanomateriais e nanomedicina.
Um organoide é uma versão miniaturizada de um órgão, produzida cultivando células-tronco humanas in vitro. Como um organoide simula efetivamente o corpo humano, os organoides estão atraindo grande atenção como um meio de próxima geração para avaliação de toxicidade, substituindo testes em animais. No entanto, eles têm uma desvantagem: a padronização é difícil devido às limitações do método de cultivo.
No método convencional de cultura de organoides, as células são embutidas na matriz extracelular e solidificadas em forma de cúpula para formar uma estrutura tridimensional; em seguida, um meio de cultura é adicionado para cultivar as células. Neste método, a espessura da cúpula da matriz extracelular varia no centro e na borda, levando a um desequilíbrio no suprimento de oxigênio. Como resultado, os organoides não crescem uniformemente; em vez disso, eles se agregam na cúpula como bolhas e, portanto, são difíceis de dividir. O maior problema é que os nanomateriais não podem penetrar na cúpula, de modo que seus efeitos nos organoides não podem ser confirmados com precisão.
Com o método de cultura de organoides recém-desenvolvido, a matriz extracelular é misturada diretamente com a solução de cultura para cultivar organoides flutuantes. Este método é adequado para comercialização, pois os organoides podem ser produzidos em tamanho relativamente uniforme e facilmente divididos em números idênticos. Preparação e divisão uniformes são essenciais, pois as instalações industriais reais realizam triagem de alto rendimento, colocando até 1.000 organoides em cada recipiente para testar simultaneamente suas reações a nanomateriais.
Outra grande vantagem do novo método é que, ao contrário do método de cultura convencional, cada nanomaterial pode alcançar os organoides, pois não há cúpula de matriz extracelular. A taxa de penetração do nanomaterial é a mesma do modelo de célula bidimensional atualmente usado em instalações industriais. O método de cultura recém-desenvolvido é o primeiro do mundo a confirmar a penetração de nanomateriais em organoides.
Inicialmente, o grupo KRISS Nanobio Measurement cultivou organoides por três dias usando o método convencional. Após a remoção da cúpula da matriz extracelular, eles realizaram a cultura flutuante dos organoides em uma solução de cultura misturada com a matriz extracelular em uma concentração de 5% (v/v) para testar a toxicidade de nanomateriais. Os organoides foram tratados com nanopartículas de óxido de zinco (ZnO NPs), um material hepatotóxico, e nanopartículas de ouro não tóxicas (AuNPs). A comparação mostrou que a toxicidade de cada material pôde ser observada com precisão, em contraste com o método convencional.
