Organoïdes, sphéroïdes tumoraux et organes sur puce : effets de l'angiogenèse, des cellules immunitaires et des médicaments

Organoids, tumor spheroids, and organs on chips: effects of angiogenesis, immune cells, and drugs

• Auteur / Autrice : Duomei Tian
• Direction : Yong Chen
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Analytique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus d'Activation Sélectif par Transfert d'Énergie Uni-électronique ou Radiatif
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : NanoBiosciences et MicroSystèmes
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés libres

Organoïdes

Sphéroïdes tumoraux

Organes sur puce

Organoids

Tumor spheroids

Organs on chips

Résumé

Objectif du projet : Comprendre les effets ou les influences de l'angiogenèse, des cellules immunitaires et des médicaments sur le comportement des organoïdes et des sphéroïdes tumoraux dans des conditions microfluidiques. En fin de compte, les organoïdes et les sphéroïdes tumoraux dérivés des échantillons de patients pourraient être utilisés pour évaluer l'efficacité des candidats-médicaments à la fois pour la thérapie personnalisée et la découverte de nouveaux médicaments. Méthodes de recherche : Ce projet est à la pointe de plusieurs disciplines et impliquera les technologies actuelles des organoïdes et des organes sur puce. Les progrès récents ont montré la grande sensibilité de la spectroscopie d'impédance électrochimique dans la surveillance en temps réel des barrières cellulaires, des organoïdes et du sphéroïde tumoral sur une puce. Ici, nous avons appliqué cette méthode aux effets ou influences de l'angiogenèse, des cellules immunitaires et des médicaments sur le comportement des organoïdes et des sphéroïdes tumoraux dans des conditions microfluidiques. Le BMLS et le HMWM seront fabriqués pour la formation d'organoïdes et de constructions semblables à des organes. Ces constructions seront intégrées de manière réversible dans un dispositif microfluidique. Cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSC) pour générer différents types de cellules adultes, y compris les cellules endothéliales et les cellules immunitaires. Ces cellules seront ensuite induites vers le dispositif microfluidique avec un insert tissulaire spécifique à un organe. La culture automatique et la surveillance de l'impédance en temps réel seront effectuées avec et sans cellules endothéliales et cellules immunitaires, avec et sans cellules endothéliales et immunitaires. Les résultats seront des analyses avec calcul théorique. Enfin, d'autres méthodes comme la microscopie électronique à balayage ; immunofluorescence; etc. seront utilisés. Dispositions : Au cours de la première année de mes études de doctorat, je serai formé à l'utilisation des technologies de salle blanche et à la fabrication de BMLS, HMWM, de réseaux de microélectrodes et de dispositifs microfluidiques. Je travaillerai également sur la culture et la différenciation des hiPSC sur le patch pour générer des cellules endothéliales et immunitaires sur la membrane. Plus important encore, j'étudierai la culture cellulaire automatique et la surveillance de l'impédance avant et après l'introduction de cellules endothéliales et immunitaires. En deuxième année, je réaliserai une investigation systématique sur les effets des médicaments avec et sans angiogenèse et cellule immunitaire. Je vais encore améliorer les conditions de culture afin d'optimiser la sensibilité de surveillance du système pour réaliser des évaluations plus quantitatives. En fonction des progrès, j'utiliserai des sphéroïdes ou des organoïdes tumoraux dérivés d'échantillons de patients pour étudier les effets ci-dessus en collaboration avec d'autres chercheurs et laboratoires de recherche.

Project goal: Understand the effects or influences of angiogenesis, immune cells, and drugs on the behavior of organoids and tumor spheroids under microfluidic conditions. Ultimately, the organoids and tumor spheroids derived from patients' samples could be used to assess the efficacy of drug candidates for both personalized therapy and new drug discovery. Research methods: This project is in the front of several disciplines and will involve the current organoids and organs-on-chip technologies. Recent advances have shown the high sensibility of electrochemical impedance spectroscopy in real-time monitoring of cell barriers, organoids, and tumor spheroid on a chip. Here, we applied this method to the effects or influences of angiogenesis, immune cells, and drugs on the behavior of organoids and tumor spheroids under microfluidic conditions. Both BMLS and HMWM will be fabricated for the formation of organoids and organ-like constructs. These constructs will be reversible integrated into a microfluidic device. Human induced pluripotent stem cells (hiPSC) to generate different types of adult cells, including endothelial cells and immune cells. These cells will then be induced to the microfluidic device with organ-specific tissue insert. Automatic culture and real-time impedance monitoring will be performed with and without endothelial cells and immune cells, with and without endothelial and immune cells. The results will be analyses with theoretical calculation. Finally, other methods such as scanning electron microscopy; immunofluorescence; etc. will be used. Arrangements: During the first year of my PhD studies, I will be trained to use the clean room technologies and to fabricate BMLS, HMWM, microelectrode arrays, and microfluidic devices. I will also work on hiPSC culture and differentiation on the patch to generate endothelial and immune cells on the membrane. More importantly, I will study automatic cell culture and impedance monitoring before and after introducing endothelial and immune cells. In the second year, I will perform a systematic investigation on the effects of drugs with and without angiogenesis and immune cell. I will further improve the culture conditions to optimize the monitoring sensibility of the system to achieve more quantitative assessments. Depending on the progress, I will use patient's sample derived tumor spheroids or organoids to study the above effects in collaboration with other researchers and researcher laboratories.