Прорив у створенні штучних органів, які формують власні кровоносні судини

Згідно з Nature, дослідники розробили найсучасніші мініатюрні моделі органів, які можуть самостійно генерувати живлячі кровоносні судини.

Ці структури, що імітують серце, печінку, легені та кишечник, містять різноманітні типи клітин та складну організацію, яких ніколи не було в попередніх моделях.

Органоїди – крихітні тривимірні клітинні структури – вже давно використовуються для вивчення хвороб і тестування ліків. Однак більшості органоїдів бракує кровоносних судин, що обмежує їхній розмір, функції та зрілість. Наприклад, ниркам потрібні кровоносні судини для фільтрації крові, а легеням – для газообміну.

Минулого місяця дві незалежні дослідницькі групи опублікували в журналах Science та Cell інформацію про те, як створювати васкуляризовані органоїди з самого початку. Вони почали з плюрипотентних стовбурових клітин, а потім маніпулювали їх диференціацією для створення як клітин тканин органів, так і клітин кровоносних судин.

«Ці моделі справді демонструють силу нового підходу», – сказав Оскар Абілес, експерт зі стовбурових клітин Стенфордського університету та співавтор дослідження серця та печінки.

Спочатку дослідницькі групи часто змішували тканину кровоносних судин та інші тканини окремо в «асамблоїд» (модель у пробірці, що поєднує багато органоїдів або інших клітин), але цей підхід все ще не повністю відтворював реальну структуру.

Прорив стався завдяки випадковому відкриттю: під час культивування епітеліальних клітин кілька дослідницьких груп, включаючи Мічиганський університет, помітили, що органоїди спонтанно генерують більше судинних ендотеліальних клітин. Замість того, щоб знищувати їх, вони прагнули «відтворити» це явище в кишкових органоїдах.

Маючи на увазі цю підказку, Іфей Мяо та його колеги з Інституту зоології Китайської академії наук спробували контролювати спільний розвиток епітеліальних клітин та клітин кровоносних судин в одній чашкі для культивування. Спочатку це було складно, оскільки два типи клітин потребували протилежних молекулярних сигналів для росту. Однак команда знайшла спосіб регулювати час додавання стимулюючих молекул, що дозволило обом рости разом.

В результаті, органоїди легень, будучи імплантованими мишам, диференціювалися на багато типів клітин, включаючи клітини, специфічні для альвеол – місця газообміну. ​​При вирощуванні на 3D-каркасі вони самоорганізувалися в альвеолярноподібні структури. Йозеф Пеннінгер, експерт Центру досліджень інфекцій імені Гельмгольца (Німеччина), оцінив це як цікавий крок вперед.

Аналогічно, Абілес створив органоїди серця, що містили м'язові клітини, кровоносні судини та нерви. Кровоносні судини утворювали маленькі гілочки, що звивались крізь тканину. Цей підхід також створив мініатюрні печінки з безліччю крихітних кровоносних судин.

Однак, сучасні органоїди все ще лише відтворюють ранні стадії ембріонального розвитку. Пеннінгер каже, що для того, щоб органоїди функціонували як справжні органи, вченим доведеться розробити більші кровоносні судини, допоміжні тканини та лімфатичні судини. Наступним завданням є «відкрити клапани» для кровоносних судин, щоб вони могли здійснювати реальний потік. «Це неймовірно захоплива галузь», — каже він.

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