Průlom v oblasti umělých orgánů, které si tvoří vlastní krevní cévy

Podle časopisu Nature vědci vyvinuli dosud nejpokročilejší miniaturní modely orgánů, které si dokáží samy vytvářet vyživující cévy.

Tyto struktury, které simulují srdce, játra, plíce a střeva, obsahují různé typy buněk a komplexní organizaci, jakou jsme u předchozích modelů nikdy neviděli.

Organoidy – drobné 3D buněčné struktury – se již dlouho používají ke studiu nemocí a testování léků. Většině organoidů však chybí cévy, což omezuje jejich velikost, funkci a zralost. Například ledviny potřebují cévy k filtrování krve a plíce je potřebují k výměně plynů.

Minulý měsíc dva nezávislé výzkumné týmy publikovaly v časopisech Science a Cell článek o tom, jak od samého začátku vytvářet vaskularizované organoidy. Začali s pluripotentními kmenovými buňkami a poté upravili jejich diferenciaci tak, aby vytvořili buňky orgánových tkání i cév.

„Tyto modely skutečně ukazují sílu nového přístupu,“ řekl Oscar Abilez, expert na kmenové buňky ze Stanfordské univerzity a spoluautor studie srdce a jater.

Zpočátku výzkumné týmy často mísily tkáň krevních cév a další tkáně odděleně do „assembloidu“ (modelu zkumavky kombinujícího mnoho organoidů nebo jiných buněk), ale tento přístup stále plně nereprodukoval skutečnou strukturu.

Průlom vzešel z náhodného objevu, k němuž došlo při kultivaci epiteliálních buněk. Několik výzkumných skupin, včetně Michiganské univerzity, si všimlo, že organoidy spontánně generují více vaskulárních endoteliálních buněk. Místo jejich eliminace se snažily tento jev „replikovat“ ve střevních organoidech.

S touto indicií na paměti se Yifei Miao a jeho kolegové z Ústavu zoologie Čínské akademie věd pokusili řídit společný vývoj epiteliálních buněk a buněk krevních cév ve stejné kultivační misce. Zpočátku to bylo obtížné, protože tyto dva typy buněk potřebovaly k růstu opačné molekulární signály. Tým však našel způsob, jak upravit načasování přidávání stimulačních molekul, což umožnilo oběma růst společně.

Výsledkem bylo, že se plicní organoidy po implantaci do myší diferencovaly do mnoha buněčných typů, včetně buněk specifických pro alveoly – místo výměny plynů. Po pěstování na 3D nosiči se samy uspořádaly do alveolárních struktur. Josef Penninger, expert z Helmholtzova centra pro výzkum infekcí (Německo), to vyhodnotil jako zajímavý krok vpřed.

Podobně Abilez vytvořil srdeční organoidy, které obsahovaly svalové buňky, krevní cévy a nervy. Krevní cévy tvořily malé větve, které se vinuly tkání. Tento přístup také vytvořil miniaturní játra s mnoha drobnými krevními cévami.

Současné organoidy však stále replikují pouze raná stádia embryonálního vývoje. Penninger říká, že aby organoidy fungovaly jako skutečné orgány, vědci budou muset vyvinout větší krevní cévy, podpůrné tkáně a lymfatické cévy. Další výzvou je „otevřít chlopně“, aby cévy mohly skutečně proudit. „Toto je neuvěřitelně vzrušující oblast,“ říká.

Zdroj: https://baoquocte.vn/dot-pha-noi-tang-nhan-tao-tu-hinh-thanh-mach-mau-320722.html