Ученым из Эдинбургского университета (Шотландия) и Университета Джорджии (США) впервые удалось вырастить работающий орган из перепрограммированных клеток.
Тимус или вилочковую железу - важнейший орган иммунной системы - ученые вырастили из клеток-фибробластов эмбриона мыши, а затем подсадили к животным в почку. Оказалось, что такой выращенный тимус успешно работает. Причем, ученым удалось перепрограммировать клетки-фибробласты в клетки тимуса напрямую, без стадии стволовых клеток.
По словам авторов, этот метод в будущем может помочь тем людям, у которых этот орган или не работает, или полностью отсутствует.
Тимус расположен в верхней части грудной клетки человека. В нем происходит созревание, специализация и «обучение» Т-клеток иммунной системы. Именно здесь эти клетки, образующиеся в костном мозге, учатся реагировать на бактерии, вирусы и другие чужеродные агенты.
Люди, у которых этот орган не образует достаточного количества Т-лимфоцитов, становятся уязвимыми к действию инфекции. Также работа тимуса может быть подавлена у пациентов после трансплантации костного мозга (например, при лечении лейкемии). Существует также синдром Ди Джорджи, при котором происходит врожденное недоразвитие или полное отсутствие этого органа.
В своих исследованиях ученые использовали фибробласты эмбрионов мышей. Им удалось перепрограммировать эти клетки, изменив работу одного гена, добившись за счет этого того, что у них увеличивалось количество белка FOXN1. Именно этот белок отвечает за развитие тимуса у эмбриона. Благодаря увеличенному количеству этого белка, фибробласты превратились в эпителиальные клетки тимуса, которые продуцировали Т-лимфоциты.
Затем ученые объединили эти клетки с другими - вспомогательными клетками тимуса и имплантировали их в почку мышей. Через четыре недели эти клетки сформировали полностью функциональный орган, который имеет точно такую же структуру, как обычный тимус, и состоит из коры и срединного вещества. А когда ученые проверили его работу, то оказалось, что он успешно продуцирует разные виды Т-лимфоцитов: CD4+ и СD8+.
Как говорят ученые, это исследование – важный шаг в развитии регенеративной медицины.
И хотя биоинженеры уже научились получать в лабораторных условиях с помощью перепрограммирования, например, клетки печени или сердца, вырастить целый работающий орган до сих пор не удавалось.
«Возможность выращивать органы из клеток в лабораторных условиях – это одна из главных задач регенеративной медицины. Размеры и структура этих выращенных в лаборатории органов до сих пор были ограничены. Нам удалось с помощью прямого перепрограммирования превратить клетки одного типа в другой тип. А при трансплантации они сформировали полностью работающий орган. Это очень важный шаг на пути развития технологий выращивания человеческих органов», - говорит ведущий автор исследования, профессор Центра регенеративной медицины Эдинбургского университета Клэр Блэкборн (Clare Blackburn).
По словам директора Центра регенеративной медицины Роба Бакла (Rob Buckle), выращивание органов из клеток может заменить трансплантацию донорских органов - процесса, который имеет множество ограничений и сложностей, причем, это не только нехватка доноров. «Это исследование – впечатляющий шаг по направлению к этой цели. Правда, еще много работы предстоит, прежде чем можно будет применить эту технологию для людей», - говорит Роб Бакл. По словам ученых, нужно еще примерно лет десять, чтобы эта технология стала эффективной и безопасной для человека.
Статья о выращивании тимуса в организме мышей опубликована в новом выпуске журнала Nature Cell Biology.
