Podstawową wątrobę wyhodowano z komórek macierzystych

W pracach, które wzbudzą nadzieję, że narządy będą mogły być naprawiane, a nawet hodowane od podstaw przy użyciu własnej tkanki pacjenta jako surowca, japońscy naukowcy stworzyli funkcjonującą tkankę wątroby z komórek macierzystych i z powodzeniem przeszczepili ją myszom.

Naukowcy odkryli, że mieszanina ludzkich komórek prekursorowych wątroby i dwóch innych typów komórek może spontanicznie tworzyć trójwymiarowe struktury zwane zawiązkami wątroby. U myszy te zawiązki wątroby tworzyły funkcjonalne połączenia z naturalnymi naczyniami krwionośnymi i spełniały pewne specyficzne dla wątroby funkcje, takie jak rozkładanie leków w krwiobiegu.

Możliwe, że technika będzie działać z innymi typami narządów, w tym trzustką, nerkami lub płucami, powiedział główny autor Takanori Takebe, naukowiec z Yokohama City University w Japonii, we wtorek na konferencji prasowej z pomocą tłumacza. Badania , opublikowane w Natura W środę odbędzie się pierwsza demonstracja, że ​​szczątkowy ludzki narząd można wytworzyć przy użyciu indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS), mówi Takebe.

Te komórki iPS powstają poprzez przekształcenie dojrzałych komórek, takich jak komórki skóry, w stan, z którego mogą rozwinąć się w wiele innych typów komórek (patrz Nauka o komórkach iPS). Odkrycie, że dojrzałe komórki można przeprogramować, aby przyjmowały ten stan, było podstawą Nagroda Nobla 2012 w dziedzinie fizjologii lub medycyny .

Badanie stanowi precedens do myślenia o tworzeniu narządów i rekonstrukcji bardziej złożonych trójwymiarowych struktur lub tkanek, mówi George Daley , dyrektor programu Transplantacji Komórek Macierzystych w Szpitalu Dziecięcym w Bostonie. Naukowcy podjęli kreatywne podejście do budowy protowątroby, mówi Daley, łącząc trzy różne typy komórek: prekursory komórek wątroby pochodzące z ludzkich komórek iPS, prekursory naczyń krwionośnych zwane komórkami śródbłonka i komórki prekursorowe tkanki łącznej zwane mezenchymalnymi komórkami macierzystymi. Zarówno naczynia krwionośne, jak i komórki prekursorowe tkanki łącznej pobrano z pępowiny.

Odkrycia Takebe i jego współpracowników opierają się na istniejących pracach pokazujących, że wspólne hodowanie wielu typów komórek może pomóc naukowcom w tworzeniu fizjologicznych trójwymiarowych tkanek w laboratorium, mówi Yoon-Young Jang , dyrektor Laboratorium Biologii Komórek Macierzystych w Szkole Medycznej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Inne grupy wykazały również, że komórki macierzyste — po otrzymaniu odpowiednich sygnałów chemicznych — mogą spontanicznie rozwinąć się w trójwymiarowe struktury podobne do naturalnych tkanek, takich jak siatkówka (patrz: Rosnące gałki oczne).

Metody zastosowane przez naukowców w nowym badaniu naśladują również niektóre aspekty naturalnego rozwoju embrionalnego wątroby. Przestrzeganie w ten sposób zasad biologii rozwojowej jest strategią, którą podejmuje wiele osób zajmujących się medycyną regeneracyjną – mówi Daley. To badanie jest dobrym przykładem, gdzie generowanie bardziej uporządkowanego trójwymiarowego organoidu jest prawdopodobnie drogą, którą podąża większość z nas, mówi. Zdolność tych organoidów do pośredniczenia w metabolizmie leków specyficznym dla ludzkiej wątroby jest bardzo imponującym dowodem na użyteczność tego podejścia.

Aby zademonstrować terapeutyczny potencjał swojej techniki, Takebe i współpracownicy przeszczepili kilkanaście pączków wątroby do brzucha myszy, których naturalna funkcja wątroby została zatrzymana przez lek. Przeszczepy utrzymały te myszy przy życiu przez miesiąc, w którym były obserwowane.

Pąki wątroby nie osiągnęły wszystkich funkcji dojrzałej wątroby. Na przykład nie tworzyły systemu dróg żółciowych. Jednak w trwających badaniach zespół odkrył, że jeśli pąki zostaną przeszczepione do istniejącej wątroby, organizm wydaje się wykorzystywać istniejący układ żółciowy, powiedział Takebe w e-mailu.

Takebe powiedział, że jednym z potencjalnych terapeutycznych zastosowań tej metody może być dostarczanie pacjentom mikroskopijnych zawiązków wątroby przez dużą żyłę, która łączy się z wątrobą, aby poprawić przeżywalność po niewydolności wątroby. Powiedział, że jest optymistą, że dzięki tej metodzie można przywrócić aż 30 procent funkcji wątroby.

Ale Takebe oszacował, że do takiego leczenia będzie co najmniej 10 lat. W międzyczasie metoda musi zostać ulepszona, aby zawiązki wątroby mogły być produkowane znacznie wydajniej. „Problem polega na stworzeniu wystarczającej ilości zawiązków wątroby, w wystarczającej ilości, aby była to skuteczna terapia”, powiedział.

Potencjał terapii pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi jest ogromny, mówi Jang. Ostrzega jednak, że należy wykonać znacznie więcej pracy, aby zademonstrować ich prawdziwą wartość w klinice, w tym długoterminową ocenę ich bezpieczeństwa.

Bardziej natychmiastowym zastosowaniem komórek iPS może być badanie przesiewowe kandydatów na leki. Badania z wykorzystaniem modeli złożonych chorób, takich jak marskość wątroby i nowotwory, pomogłyby w odkryciu lepszych celów komórkowych i molekularnych do opracowywania leków, mówi Jang.

ukryć