Исследователи впервые сообщили об успешном завершении эксперимента по выращиванию в лабораторных условиях микроскопических участков ткани человеческого желудка и созданию из них органоидов.
Прорыв совершила команда биоинженеров из Медицинского центра при больнице Цинциннати. Они использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) для своего эксперимента и в результате получили небольшие участки ткани, размер которых не превышал размер кунжутного семени.
Основным достижением ведущий автор исследования Джим Веллс (Jim Wells) и его коллеги считают то, что желудочная ткань, выраженная ими в лаборатории, почти полностью идентична природному прототипу. В теории среда созданного из неё мини-органа способна поддерживать жизнедеятельность бактерий ЖКТ, без которых не может существовать ни один человеческий организм.
“До нашего исследования никто и никогда не создавал желудочную ткань из человеческих ИПСК. Но мы пошли ещё дальше и сформировали из участков ткани органоиды пригодные для биомедицинских исследований”, — говорит Веллс.
Ключевым моментом выращивания желудочных органоидов было определение шагов, необходимых для нормального формирования желудка во время эмбрионального развития. Тщательно изучив последовательность и тонкости этого процесса, Веллс и его коллеги биохимически заставили ИПСК сформировать сначала ткань, а затем уже и органоид.
В течение месяца этот эксперимент привёл к образованию трёхмерных органоидов диаметром около трёх миллиметров.
Наблюдение за этим процессом было очень познавательно, поскольку учёные смогли зарегистрировать процесс нормального эмбрионального развития желудка и понять, на каких этапах могут появиться отклонения от нормы.
Также в рамках своего исследования команда Веллса сформировала трёхмерную переднюю часть пищеварительного тракта эмбриона. Поскольку из этой системы в дальнейшем развивается целый ряд жизненно важных органов, учёные в скором будущем смогут выращивать и более сложные органоиды, к примеру, миниатюрные лёгкие и поджелудочную железу.
“Исследования на органоидах гораздо более перспективны. Эмбриональная система передней части пищеварительного тракта позволит получать более точные результаты в изучении человеческого организма, чем взрослые лабораторные мыши”, — рассказывает Веллс, чья статья была опубликована в журнале Nature.
По словам авторов исследования, данная разработка имеет очень важное практическое применение. Выращивание искусственных аналогов природных органов позволяет построить своеобразную модель для исследования заболеваний. Таким образом врачи смогут без риска для пациентов изучать протекание различных недугов, включая диабет, язвенную болезнь или рак.
Более того, на искусственно выращенном желудке можно будет испытывать лекарственные препараты, получая намного более точные результаты тестирования, чем при проведении экспериментов на модельных организмах.
На миниатюрных желудочных органоидах из ИПСК уже были проведены первые испытания — исследование взаимодействия здоровых клеток органоида и опасной бактерии Helicobacter pylori, которая является причиной массы заболеваний, включая рак и язвенную болезнь.
Соавтор исследования Кайл МакКракен (Kyle McCracken) рассказал, что он был поражён тем, как быстро Helicobacter pylori атаковали эпителиальные ткани желудочного органоида. В течение 24 часов бактерии спровоцировали серьёзные биохимические изменения в органе, который продемонстрировал наглядно ранние стадии серьёзных заболеваний. Учёные отмечают, что прежде ничего подобного они не видели.
Автор: Ася Горина