Учёные пересадили в организм мыши клетки печени, развившиеся из стволовых клеток человека, и убедились, что биоинженерная ткань выделяет в кровь нужные ферменты.
Достижение, описание которого появится в журнале Archives of Toxicology, поможет эффективнее испытывать лекарства, а в будущем, возможно, спасти людей с заболеваниями печени.
Исследователи использовали два вида человеческих стволовых клеток: эмбриональные и индуцированные. Последние «перепрограммированы» из взрослых соматических клеток. Исходно те и другие были плюрипотентными, то есть могли превратиться в «кирпичики» любой ткани. Тщательно регулируя внешние условия, учёные добились, чтобы из них развились основные клетки печени – гепатоциты. Чтобы убедиться в том, что получилась жизнеспособная ткань, биологи культивировали культуру клеток в лаборатории более года.
«Это первый случай, когда кто-то более года сохраняет в лаборатории ткани печени, полученные из стволовых клеток. Сохранение клеток печени живыми и стабильными в течение длительного времени является очень трудным, но решающим этапом, если мы надеемся использовать эту технологию [для лечения] людей», – объясняет ведущий автор исследования Дэвид Хэй (David Hay) из Эдинбургского университета.
Затем авторы приступили к поиску полимера, пригодного для создания безопасного каркаса для искусственного органа. После многочисленных консультаций со специалистами биологи остановились на поликапролактоне. Это биоразлагаемое вещество, уже зарекомендовавшее себя как материал для имплантатов.
В этот раз из поликапролактона сделали «строительные леса» площадью в один квадратных сантиметр и толщиной в несколько миллиметров. Клетки печени высеяли на этот каркас, а затем имплантировали его под кожу мышей (стандартная процедура проверки). Такая пересадка безопаснее, чем попытка разместить новую «печень» в брюшной полости.
Исследование показало, что искусственный орган не отторгался иммунной системой. Более того, он успешно обрастал кровеносными сосудами. После этого в крови мышей появились белки, характерные для печени человека.
Подобные результаты означают, что такие имплантаты можно использовать для более эффективного испытания лекарств. Как известно, тесты на культурах человеческих клеток позволяют выявить влияние препарата на целевую ткань, но не помогают выяснить его побочные эффекты, связанные с воздействием на другие органы и системы. С испытаниями на животных всё наоборот: есть целостная картина влияния на организм, но это всё-таки не человеческий организм. Создание подобных «гибридов» позволит отчасти совместить сильные стороны обоих подходов.
Другое возможное применение связано с лечением болезней печени.
«Болезни печени – серьёзная и набирающая обороты проблема. Они являются пятым «величайшим убийцей» в Великобритании, и многие люди с заболеваниями печени умрут, ожидая трансплантации или от развившихся осложнений из-за [использования] после трансплантации иммунодепрессантов, поэтому нам срочно нужно найти альтернативы», – говорит Хэй.
Отметим, что испытания проводились на мышах, больных тирозинемией. Этот генетический дефект приводит к «поломке» фермента, отвечающего за разложение аминокислоты тирозина. В результате в клетках накапливаются токсичные продукты обмена, что может привести к смерти.
Ферменты, выделяемые человеческими клетками, помогли мышам справиться с расщеплением тирозина. По сравнению с контрольной группой, которой пересадили пустой каркас, мыши с такими имплантатами медленнее теряли вес, имели меньшую концентрацию токсинов в крови и демонстрировали меньше признаков повреждения своей собственной печени.
«Эти результаты являются важным первым шагом, и теперь нам нужно провести долгосрочные исследования, чтобы полностью установить безопасность этого метода и <…> оптимизировать работу ткани печени, чтобы мы могли довести эту технологию до клинических испытаний», – делится планами Хэй.
Напомним, что ранее мы также писали о пересадке «зародышей» человеческого мозга под череп грызунов.
Автор: Анатолий Глянцев