трансплантация

Органоиды часто называют «мини-органами», но на практике это небольшие клеточные структуры, которые лишь частично повторяют функции настоящих органов. С органоидами кишечника работать особенно сложно, потому что они должны не только состоять из нужных клеток, но и двигаться, передавать сигналы и координировать работу разных типов клеток.

Специалисты Центра медицины стволовых клеток и органоидов (CuSTOM) при детской больнице Цинциннати уже более 15 лет работают над выращиванием тканей пищеварительной системы из стволовых клеток. В новой работе исследователи создали с помощью 3D-печати специальные лотки с бороздками (Рис. 1), внутри которых маленькие клеточные заготовки выстраивались в ряды и постепенно срастались друг с другом.

Благодаря этому органоиды созревали в два раза быстрее, и уже через две недели ученые получили зрелые ткани, тогда как раньше на это уходил месяц. Главное отличие новых органоидов — они сами сформировали собственную нервную систему. Раньше для этого исследователям приходилось отдельно добавлять нервные клетки в растущую ткань.

Более того, после пересадки животным органоиды продолжили расти. В итоге ученым удалось получить до 8 сантиметров функционирующей ткани тонкого кишечника, тогда как прежние методы позволяли вырастить только около одного сантиметра. При этом новая ткань не просто увеличивалась в размерах, а демонстрировала нервно-мышечную активность, похожую на работу настоящего человеческого кишечника.

«Теперь мы можем не только массово выращивать сложные органоиды желудочно-кишечного тракта, но и направлять их развитие в полноценные функциональные ткани со встроенной нервной системой», — отметил руководитель исследования Максим Маэ.

Рис. 1. Специальные лотки с бороздками для выращивания органоидов кишечника. Источник изображения: [2]

По словам научного директора CuSTOM Джима Уэллса, новая технология упрощает массовое выращивание органоидов, решая важнейшую проблему в этой области. Исследователи считают, что они станут спасением сразу в нескольких направлениях. Во-первых, они позволяют точнее изучать заболевания желудочно-кишечного тракта и тестировать новые лекарства на тканях, более близких к настоящему человеческому кишечнику. Во-вторых, в будущем такие структуры смогут применять для восстановления поврежденных участков ЖКТ.

«Пока мы все еще не можем выращивать полноценные человеческие органы в лаборатории, но подобные исследования уже позволяют получать большие объемы ткани для конкретных пациентов», — говорит хирург-исследователь Майкл Хелмрат, один из руководителей CuSTOM.

До применения таких органоидов в клиниках еще далеко, и технологии предстоят дополнительные проверки и испытания. Но исследователи считают, что в будущем выращенные ткани смогут частично заменить трансплантацию органов, особенно у детей с тяжелыми заболеваниями кишечника.