Прорыв в создании искусственных органов, формирующих собственные кровеносные сосуды

По данным Nature, исследователи разработали самые передовые миниатюрные модели органов, которые могут самостоятельно генерировать питательные кровеносные сосуды.

Эти структуры, имитирующие сердце, печень, легкие и кишечник, содержат множество типов клеток и сложную организацию, никогда не наблюдавшуюся в предыдущих моделях.

Органоиды – крошечные трёхмерные клеточные структуры – давно используются для изучения заболеваний и тестирования лекарств. Однако у большинства органоидов отсутствуют кровеносные сосуды, что ограничивает их размер, функциональность и зрелость. Например, почкам кровеносные сосуды необходимы для фильтрации крови, а лёгким – для газообмена.

В прошлом месяце две независимые исследовательские группы опубликовали в журналах Science и Cell статью о том, как создавать васкуляризированные органоиды с самого начала. Они взяли плюрипотентные стволовые клетки, а затем, манипулируя их дифференцировкой, создали как клетки тканей органов, так и клетки кровеносных сосудов.

«Эти модели действительно демонстрируют мощь нового подхода», — сказал Оскар Абилес, эксперт по стволовым клеткам из Стэнфордского университета и соавтор исследования сердца и печени.

Первоначально исследовательские группы часто смешивали ткань кровеносных сосудов и другие ткани по отдельности, создавая «ассемблеид» (модель в пробирке, объединяющую множество органоидов или других клеток), но такой подход все еще не полностью воспроизводил реальную структуру.

Прорыв произошел благодаря счастливому открытию: при культивировании эпителиальных клеток несколько исследовательских групп, включая Мичиганский университет, заметили, что органоиды спонтанно генерируют больше эндотелиальных клеток сосудов. Вместо того чтобы уничтожать их, они попытались «воспроизвести» этот феномен в кишечных органоидах.

Имея это в виду, Ифэй Мяо и его коллеги из Института зоологии Китайской академии наук попытались контролировать совместное развитие эпителиальных клеток и клеток кровеносных сосудов в одной и той же чашке Петри. Поначалу это было сложно, поскольку для роста этих двух типов клеток требовались противоположные молекулярные сигналы. Однако команда нашла способ регулировать время добавления стимулирующих молекул, что позволило им расти одновременно.

В результате органоиды лёгких, имплантированные мышам, дифференцировались во многие типы клеток, включая клетки, специфичные для альвеол – места газообмена. При выращивании на трёхмерной подложке они самоорганизовались в структуры, подобные альвеолам. Йозеф Пеннингер, эксперт Центра исследований инфекций имени Гельмгольца (Германия), оценил это как интересный шаг вперёд.

Аналогичным образом Абилез создал органоиды сердца, содержащие мышечные клетки, кровеносные сосуды и нервы. Кровяные сосуды образовывали небольшие ответвления, извивающиеся в ткани. Этот подход также позволил создать миниатюрную печень с множеством мелких кровеносных сосудов.

Однако существующие органоиды пока лишь воспроизводят ранние стадии эмбрионального развития. Пеннингер говорит, что для того, чтобы органоиды функционировали как настоящие органы, учёным потребуется разработать более крупные кровеносные сосуды, поддерживающую ткань и лимфатические сосуды. Следующая задача — «открыть клапаны», чтобы кровеносные сосуды могли пропускать реальный кровоток. «Это невероятно интересная область», — говорит он.

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