Блог компании ua-hosting.company. Организм человека — это удивительный механизм, способный в нужный момент заменить неисправную деталь на новую. Однако до мастерства регенерации саламандр нам еще очень далеко. Конечно, регенеративные способности нашего тела не так плохи, но они весьма ограничены и занимают долгое время. Вырастить себе новый палец, утерянный из-за неудачного использования пилы, тело не сможет, зато сможет затянуть рану, образованную на месте отсутствующего пальца.

Но, будучи существами с неутолимым любопытством и рвением ответить на вопрос «а что если?», ученые со всего мира уже давно проводят исследования в области выращивания клеток, тканей и даже органов, которые могут быть использованы в трансплантологии. Некоторые из используемых методов выращивания органоидов весьма результативны, но очень сложны.

Потому ученые из Токийского медико-стоматологического университета (Япония) решили разработать новую методику, благодаря которой можно получать органоиды желаемого размера с меньшими затратами сил и времени. В чем особенность нового метода, как он показал себя на практике, и какие перспективы его дальнейшего использования? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Если попытаться категоризировать органы человека по сложности их структуры, то это может занять уйму времени, ведь любой орган человеческого тела можно с уверенностью назвать сложной системой, выполняющей множество функций одновременно. Ярким тому примером является система ЖКТ. К примеру, кишечный тракт представляет собой сложный орган с абсорбционными, секреторными и механическими свойствами. Воссоздать нечто подобное в лабораторных условиях является, так сказать, задачей со звездочкой.

Однако по мере развития исследований hPSC (от human pluripotent stem cells, т. е. плюрипотентные стволовые клетки человека) и взрослых стволовых клеток (ASC от adult stem cell) за последнее десятилетие было разработано несколько подходов к созданию кишечной ткани человека.

Плюрипотентные стволовые клетки — потомки тотипотентных клеток и могут давать начало практически всем тканям и органам, за исключением экстраэмбриональных тканей (например, плаценты).

Тотипотентные (омнипотентные) стволовые клетки могут дифференцироваться в клетки эмбриональных и экстраэмбриональных тканей, организованные в виде трёхмерных связанных структур (тканей, органов, систем органов, организма).

Взрослые стволовые клетки — недифференцированные клетки, обнаруживаемые по всему телу после развития, которые размножаются путем клеточного деления, восполняя умирающие клетки и регенерируя поврежденные ткани.

Один из подходов заключается в создании первичных кишечных эпителиальных органоидов из кишечника человека. Эта технология позволяет культивировать стволовые клетки кишечного эпителия, полученные от донора-человека. Однако в органоидах, происходящих из ASC, отсутствуют мезенхимальные компоненты. Это указывает на то, что функционально сложные ткани кишечника не могут быть воспроизведены исключительно органоидами, происходящими из ASC.

Другим способом производства кишечной ткани человека in vitro (с лат. «в стекле», т. е. в пробирке / в лабораторных условиях) является получение ее из hPSC клеток. Это было достигнуто путем объединения методов дифференцировки hPSC с установленным методом культивирования органоидов эпителия кишечника.

Кишечные органоиды человека (HIO от human intestinal organoid) были дифференцированы от индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (iPSC) через сфероиды задней кишки путем добавления нескольких факторов передачи сигнала. Данный метод обладает большим потенциалом, но и не лишен своих недостатков, к которым можно отнести использование ручного сбора свободно плавающих сфероидов задней кишки из монослойных культур iPSC. При этом для правильной дифференциации огромное значение имеют предварительное кондиционирование и клеточная плотность hPSCs. Из-за нюансов этого протокола сформированные сфероиды имеют разнообразную клеточную гетерогенность и потенциал дифференцировки в процессе индукции, что приводит к значительным изменениям в клеточном составе среди индуцированных HIO. Например, более мелкие свободно плавающие сфероиды, как правило, не могут в дальнейшем созревать в HIO. Кроме того, количество и размер генерируемых сфероидов сильно различаются между iPSC линиями.

Таким образом, разработка более простого и надежного протокола для получения гомогенных сфероидов и зрелых HIO является пока нерешенной задачей.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые предложили решение этой проблемы в виде нового метода дифференцировки iPSC суспензии в кишечные сфероиды, а также продемонстрировали оптимизированный протокол культивирования для роста и созревания свободно плавающих HIO.