Заменить поврежденные органы новыми и здоровыми, выращенными из клеток самих пациентов – это то, к чему стремится регенеративная медицина. Вполне возможно, что это станет реальностью уже совсем скоро - лет через 15-20.
Уже сейчас биоинженеры научились выращивать из стволовых клеток животных и человека кусочки многих тканей и органов (правильнее их называть органоидами). Пока все эти достижения используются для тестирования лекарств, изучения различных заболеваний. Но в будущем регенеративная медицина нацелена все же на то, чтобы выращенные в пробирке органы можно было бы пересаживать пациентам.
Это непростая задача. Поскольку, несмотря на то, что ученые уже хорошо научились превращать стволовые клетки в различные специализированные – в клетки кишечника, сердца, даже коры головного мозга и т.д., вырастить целый орган – задача гораздо более сложная. Ведь каждый орган состоит из разных типов клеток, он пронизан сетью кровеносных сосудов и должен уметь взаимодействовать с целым организмом.
В своем нынешнем исследовании большой группе биоинженеров из США и Германии удалось вырастить из человеческих плюрипотентных стволовых клеток печень, которая обладает сетью сосудов – то есть васкуляризована. Более того, что очень важно, эта печень развивалась в пробирке точно так же, как это происходит у эмбриона – для этого ученые задействовали нужные сигнальные молекулы и транскрипционные факторы, предварительно изучив их работу на примере эмбриона мыши.
По словам авторов, им как никогда близко удалось приблизиться к тому, чтобы выращенный в пробирке орган использовать для трансплантации пациентам. Вполне возможно, что совсем скоро начнутся клинические испытания этого метода.
О результатах своей работы ученые сообщают в престижном научном журнале Nature.
«Многие пациенты нуждаются в трансплантации органов. Это большая проблема, поскольку существует серьезная опасность отторжения, не говоря уже о том, что органы для пересадки доступны далеко не всем. Поэтому биоинженерные органы – это выход из ситуации. Для пациентов это будет огромным прорывом. Наше исследование детально показывает, как происходит формирование печени у эмбриона, и мы можем точно повторить этот процесс, основанный на межклеточной и межмолекулярной коммуникации», - говорит ведущий автор исследования Таканори Такебе (Takanori Takebe) из Детской больницы в Цинциннати.
В своем исследовании ученые опирались на метод секвенирования РНК одиночных клеток. Это позволило понять, как клетки печени (гепатоциты); клетки, формирующие сосуды; и клетки соединительной ткани все вместе образуют одну функциональную трехмерную структуру – печень. То есть, авторам удалось выяснить, с помощью каких транскрипционных факторов и сигнальных молекул идет весь этот сложный процесс.
А затем повторили его в лаборатории.
Вот один из примеров того, как происходит такая межмолекулярная коммуникация, механизм которой и обнаружили ученые: как оказалось, чтобы запустился процесс образования сосудов формирующейся печени и к этим сосудам устремился бы кровоток, взаимодействуют два сигнальных белка - VEGF и KDR. Это взаимодействие, как показало исследование, также очень важно для развития целого органа.
Правда, как признаются сами авторы, они не уверены, что им удалось раскрыть все механизмы подобных взаимодействий в формирующейся печени. Возможно, что их гораздо больше, чем они могут себе представить. Но теперь, в их арсенале есть инструмент – методика, благодаря которой можно детально изучить весь этот сложный процесс.
