Επανάσταση σε τεχνητά όργανα που σχηματίζουν τα δικά τους αιμοφόρα αγγεία

Σύμφωνα με το Nature, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει τα πιο προηγμένα μοντέλα μικροσκοπικών οργάνων που έχουν κυκλοφορήσει ποτέ, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν μόνα τους θρεπτικά αιμοφόρα αγγεία.

Αυτές οι δομές, οι οποίες προσομοιώνουν την καρδιά, το ήπαρ, τους πνεύμονες και τα έντερα, περιέχουν μια ποικιλία κυτταρικών τύπων και πολύπλοκη οργάνωση που δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε προηγούμενα μοντέλα.

Τα οργανοειδή – μικροσκοπικές τρισδιάστατες κυτταρικές δομές – χρησιμοποιούνται εδώ και καιρό για τη μελέτη ασθενειών και τη δοκιμή φαρμάκων. Ωστόσο, τα περισσότερα οργανοειδή δεν έχουν αιμοφόρα αγγεία, γεγονός που περιορίζει το μέγεθος, τη λειτουργία και την ωριμότητά τους. Για παράδειγμα, οι νεφροί χρειάζονται αιμοφόρα αγγεία για να φιλτράρουν το αίμα και οι πνεύμονες τα χρειάζονται για την ανταλλαγή αερίων.

Τον περασμένο μήνα, δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες δημοσίευσαν στα περιοδικά Science and Cell πώς να δημιουργήσουν αγγειωμένα οργανοειδή από την αρχή. Ξεκίνησαν με πολυδύναμα βλαστοκύτταρα και στη συνέχεια χειραγωγούσαν τη διαφοροποίησή τους για να δημιουργήσουν κύτταρα ιστού οργάνων και αιμοφόρων αγγείων.

«Αυτά τα μοντέλα δείχνουν πραγματικά τη δύναμη της νέας προσέγγισης», δήλωσε ο Όσκαρ Άμπιλεζ, ειδικός στα βλαστοκύτταρα στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ και συν-συγγραφέας της μελέτης για την καρδιά και το ήπαρ.

Αρχικά, οι ερευνητικές ομάδες συχνά ανακάτευαν ιστούς αιμοφόρων αγγείων και άλλους ιστούς ξεχωριστά σε ένα «συναρμολογημένο» (ένα μοντέλο δοκιμαστικού σωλήνα που συνδυάζει πολλά οργανοειδή ή άλλα κύτταρα), αλλά αυτή η προσέγγιση δεν αναπαρήγαγε πλήρως την πραγματική δομή.

Η σημαντική ανακάλυψη προήλθε από μια τυχαία ανακάλυψη κατά την καλλιέργεια επιθηλιακών κυττάρων. Αρκετές ερευνητικές ομάδες, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, παρατήρησαν ότι τα οργανοειδή παράγουν αυθόρμητα περισσότερα αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα. Αντί να τα εξαλείψουν, προσπάθησαν να «αναπαράγουν» αυτό το φαινόμενο στα εντερικά οργανοειδή.

Έχοντας αυτό κατά νου, ο Γιφέι Μιάο και οι συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Ζωολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών προσπάθησαν να ελέγξουν την ταυτόχρονη ανάπτυξη επιθηλιακών κυττάρων και κυττάρων αιμοφόρων αγγείων στο ίδιο τρυβλίο καλλιέργειας. Αρχικά, αυτό ήταν δύσκολο επειδή οι δύο τύποι κυττάρων χρειάζονταν αντίθετα μοριακά σήματα για να αναπτυχθούν. Ωστόσο, η ομάδα βρήκε έναν τρόπο να προσαρμόσει τον χρόνο προσθήκης διεγερτικών μορίων, επιτρέποντας και στα δύο να αναπτυχθούν μαζί.

Ως αποτέλεσμα, τα οργανοειδή των πνευμόνων, όταν εμφυτεύτηκαν σε ποντίκια, διαφοροποιήθηκαν σε πολλούς τύπους κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων κυττάρων ειδικών για τις κυψελίδες - την περιοχή ανταλλαγής αερίων. Όταν αναπτύχθηκαν σε ένα τρισδιάστατο ικρίωμα, αυτοδιαμορφώθηκαν σε κυψελιδικές δομές. Ο Josef Penninger, ειδικός στο Κέντρο Έρευνας Λοιμώξεων Helmholtz (Γερμανία), αξιολόγησε αυτό ως ένα ενδιαφέρον βήμα προς τα εμπρός.

Ομοίως, ο Abilez δημιούργησε καρδιακά οργανοειδή που περιείχαν μυϊκά κύτταρα, αιμοφόρα αγγεία και νεύρα. Τα αιμοφόρα αγγεία σχημάτιζαν μικρούς κλάδους που διέσχιζαν τον ιστό. Αυτή η προσέγγιση δημιούργησε επίσης μικροσκοπικά συκώτια με πολλά μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία.

Ωστόσο, τα τρέχοντα οργανοειδή εξακολουθούν να αναπαράγουν μόνο τα πρώιμα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Ο Πένινγκερ λέει ότι για να λειτουργήσουν τα οργανοειδή σαν πραγματικά όργανα, οι επιστήμονες θα πρέπει να αναπτύξουν μεγαλύτερα αιμοφόρα αγγεία, υποστηρικτικούς ιστούς και λεμφικά αγγεία. Η επόμενη πρόκληση είναι να «ανοίξουν οι βαλβίδες» για τα αιμοφόρα αγγεία ώστε να μεταφέρουν την πραγματική ροή. «Πρόκειται για έναν απίστευτα συναρπαστικό τομέα», λέει.

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