«Почки» печени - небольшие комочки функциональной трехмерной ткани печени человека - выращивали из смеси стволовых клеток. Фото Таканори Такебе
Если вы страдаете от печеночной недостаточности и нуждаетесь в пересадке, шансы невелики. Острая печеночная недостаточность может привести к смерти в течение нескольких месяцев или недель с момента появления первых симптомов, и шансы на пересадку печени невелики - в США сейчас около 17 000 человек ждут печень, и среднее время ожидания может приблизиться год в длину.
Это причина того, что ученые стремятся найти альтернативные способы получения замещающей печени, в основном путем манипулирования индуцированными стволовыми клетками для развития ткани печени. Недавно группа ученых из Японии сделала огромный шаг вперед к этой цели, используя стволовые клетки для выращивания небольших рудиментарных комков печени, которые эффективно функционировали при имплантации мышам, продуцируя белки и отфильтровывая химические вещества, как это делают нормальные печени.
Группа представила предварительные отчеты об их успехе в прошлом году на ежегодном собрании Международного общества по исследованию стволовых клеток, но не раскрыла подробности до сегодняшнего дня в исследовании, опубликованном в журнале Nature . Хотя далеко не ясно, что их метод когда-либо приведет к замене печени - и даже если это произойдет, пройдут годы, прежде чем он окажется безопасным и эффективным для людей, - это достижение представляет собой первый в мире функциональный человеческий орган, хотя и небольшой. масштаб, который был выращен исключительно из стволовых клеток.
Исследователи, возглавляемые Таканори Такебе из Йокогамского городского университета, работали с индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, которые похожи на эмбриональные стволовые клетки в том, что они способны развиваться в любой возможный тип человеческой ткани, но производятся путем манипулирования нормальными соматическими клетками взрослого организма., Из-за этических соображений, связанных с извлечением стволовых клеток из человеческих эмбрионов, а также с тем фактом, что в США существуют многочисленные юридические ограничения, запрещающие это делать, большинство ученых в данной области вместо этого сейчас используют эти виды стволовых клеток.
Ученые начали с использования определенных химических сигналов, чтобы побудить эти стволовые клетки, растущие в чашке Петри, развиваться в генерализованные клетки печени, известные как гепатоциты, как это было сделано в их предыдущих исследованиях. Однако их настоящим трюком было то, что произошло дальше. Чтобы имитировать развитие ткани печени у нормальных человеческих эмбрионов, они смешались в двух других типах клеток: эндотелиальные клетки (которые выстилают внутреннюю часть кровеносных сосудов) и мезенхимальные стволовые клетки (которые могут развиваться в жир, хрящ или кость).
Все эти клетки были помещены в двухмерное расположение в чашках Петри, но в течение следующих двух дней они самоорганизовались в трехмерные «почки» печени, которые были длиной около пяти миллиметров и напоминали раннюю фазу развития печени. у здоровых человеческих эмбрионов примерно через пять недель после оплодотворения. Под микроскопом было показано, что почки имеют одинаковую организационную смесь гепатоцитов и кровеносных сосудов, обычно присутствующих в ткани печени.
По сообщениям, команда опробовала сотни различных комбинаций типов клеток, добавленных на разных этапах и в разных количествах, прежде чем прийти к точному коктейлю, который привел к росту почечных зачатков - процесс, который занял более года. Они выпустили замедленное видео, которое показывает, как успешная клеточная смесь самопроизвольно впитывает питательные вещества и превращается в зачаток печени (слева показана специально окрашенная версия):
Они проверяют эти печеночные почки, имплантируя их мышам, либо внутри брюшной полости, либо в черепах. Разнообразные тесты показали, что эти рудиментарные печени способны выполнять все те же функции, что и зрелые человеческие печени - вырабатывать одни и те же белки, отфильтровывать все те же вещества и, что особенно важно, метаболизировать определенные химические вещества, с которыми обычно может работать человеческая печеночная ткань, кроме мыши. ткань печени не может.
Еще предстоит провести огромное количество исследований, прежде чем этот процесс можно будет использовать для производства замещающей ткани печени для человека. Таке считает, что пройдет примерно десять лет, прежде чем начнутся первые клинические испытания на людях. Для исследователей следующие шаги - это формирование почек печени, которые еще более похожи на нормальную ткань печени (в комплекте с желчевыводящими путями и другими структурами), и получение большего количества почек, так как они оценивают, что где-то порядка десятков тысяч будет необходимо Вырастить одну печень, самый большой внутренний орган человеческого организма.
Возможно, наиболее захватывающим аспектом этого исследования является его потенциальная универсальность: исследователи предполагают, что этот метод когда-нибудь может быть использован для выращивания всех видов тканей органов, включая ткани поджелудочной железы и почек. В краткосрочной перспективе метод может также найти инновационные применения - например, только почки печени можно использовать для проверки токсичности лекарственных средств, находящихся в разработке, поскольку нет необходимости в определении внутренних структур всего органа, чтобы определить, какие химические вещества не могут быть разрушены. вниз в теле.
