Przełom w dziedzinie sztucznych organów, które tworzą własne naczynia krwionośne

Jak podaje czasopismo Nature, badacze opracowali najbardziej zaawansowane w historii miniaturowe modele organów, które potrafią samodzielnie wytwarzać odżywcze naczynia krwionośne.

Struktury te, symulujące serce, wątrobę, płuca i jelita, zawierają różnorodne typy komórek i złożoną organizację nigdy wcześniej nieobserwowaną w modelach.

Organoidy – maleńkie trójwymiarowe struktury komórkowe – od dawna są wykorzystywane do badania chorób i testowania leków. Jednak większość organoidów nie posiada naczyń krwionośnych, co ogranicza ich rozmiar, funkcję i dojrzałość. Na przykład nerki potrzebują naczyń krwionośnych do filtrowania krwi, a płuca do wymiany gazowej.

W zeszłym miesiącu dwa niezależne zespoły badawcze opublikowały w czasopismach „Science” i „Cell” artykuł o tym, jak od podstaw tworzyć unaczynione organoidy. Zaczęli od pluripotentnych komórek macierzystych, a następnie manipulowali ich różnicowaniem, aby stworzyć zarówno tkanki narządów, jak i komórki naczyń krwionośnych.

„Te modele naprawdę pokazują skuteczność nowego podejścia” – powiedział Oscar Abilez, ekspert w dziedzinie komórek macierzystych ze Stanford University i współautor badania dotyczącego serca i wątroby.

Początkowo zespoły badawcze często mieszały tkankę naczyń krwionośnych z innymi tkankami oddzielnie, tworząc „assembloid” (model w probówce łączący wiele organoidów lub innych komórek), ale podejście to nie pozwalało na pełne odtworzenie rzeczywistej struktury.

Przełom nastąpił dzięki nieoczekiwanemu odkryciu, którego dokonano podczas hodowli komórek nabłonkowych. Kilka grup badawczych, w tym Uniwersytet Michigan, zauważyło, że organoidy spontanicznie generują więcej komórek śródbłonka naczyniowego. Zamiast je eliminować, starali się „odtworzyć” to zjawisko w organoidach jelitowych.

Mając to na uwadze, Yifei Miao i współpracownicy z Instytutu Zoologii Chińskiej Akademii Nauk próbowali kontrolować współrozwój komórek nabłonkowych i komórek naczyń krwionośnych w tej samej płytce hodowlanej. Początkowo było to trudne, ponieważ oba typy komórek potrzebowały przeciwstawnych sygnałów molekularnych do wzrostu. Zespół znalazł jednak sposób na dostosowanie czasu dodawania cząsteczek stymulujących, umożliwiając obu komórkom równoczesny wzrost.

W rezultacie organoidy płucne, po wszczepieniu myszom, różnicowały się w wiele typów komórek, w tym komórki specyficzne dla pęcherzyków płucnych – miejsca wymiany gazowej. Hodowane na trójwymiarowym rusztowaniu, samoczynnie tworzyły struktury przypominające pęcherzyki płucne. Josef Penninger, ekspert z Centrum Badań nad Zakażeniami im. Helmholtza (Niemcy), ocenił to jako interesujący krok naprzód.

Podobnie, Abilez stworzył organoidy serca zawierające komórki mięśniowe, naczynia krwionośne i nerwy. Naczynia krwionośne tworzyły małe rozgałęzienia, które wiły się przez tkankę. To podejście pozwoliło również na stworzenie miniaturowych wątrób z wieloma drobnymi naczyniami krwionośnymi.

Jednak obecne organoidy wciąż jedynie odtwarzają wczesne etapy rozwoju embrionalnego. Penninger twierdzi, że aby organoidy funkcjonowały jak prawdziwe organy, naukowcy będą musieli opracować większe naczynia krwionośne, tkankę podporową i naczynia limfatyczne. Kolejnym wyzwaniem jest „otwarcie zastawek”, aby naczynia krwionośne mogły przenosić rzeczywisty przepływ. „To niezwykle ekscytujący obszar” – mówi.

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