U laboratoriji napravljeni mini srce, jetra, pluća… S njima se sad dešava nešto što nikad ranije nije viđeno

Istraživači u laboratorijama prave sve sofisticiranije mini organe, a sada ti organoidi mogu da razviju i sopstvene krvne sudove. Ove strukture, koje imitiraju srce, jetru, pluća i creva, predstavljaju veoma kompleksne modele ljudskog razvoja i imaju ćelije i strukture kakve ranije nisu viđene u ovim modelima, piše Nature.

- Vaskularizacija organoida je najaktuelnija tema – rekao je Rjudži Morizane, nefrolog i biolog matičnih ćelija u Opštoj bolnici Masačusets u Bostonu.

Preporučujemo

Minijaturne 3D ćelijske strukture, nazvane organoidi, koriste se godinama za testiranje lekova i proučavanje bolesti i razvoja. Međutim, većini organoida nedostaju sudovi koji transportuju krv, hranljive materije i kiseonik kroz telo, što je ograničavalo njihovu veličinu, funkciju i sposobnost sazrevanja. Bubrezima su, na primer, potrebni krvni sudovi da bi filtrirali krv i proizvodili urin, a plućima su potrebni za razmenu kiseonika i ugljen-dioksida.

Dva odvojena tima naučnika su, prošlog meseca, u publikacijama Science i Cell objavili studije o stvaranju organoida s krvnim sudovima i to koristeći novi pristup, koji omogućuje rast organoida s krvnim sudovima od najranijih faza. Počevši od pluripotentnih matičnih ćelija, koje se mogu transformisati u gotovo bilo koji tip ćelije u telu, istraživači su podstakli ćelije da formiraju krvne sudove istovremeno dok su stvarale i drugo tkivo organa.

- Modeli zaista pokazuju jačinu ove strategije - kaže Oscar Abilez, biolog matičnih ćelija na Univerzitetu Stanford u Kaliforniji, koautor jednog od radova.

Prvi pokušaji vaskularizacije organoida uključivali su uzgajanje tkiva krvnih sudova u laboratorijskoj posudi, a zatim njegovo kombinovanje sa drugim tipovima ćelija kako bi se formirali „asemblodi“. Međutim, ovi modeli su i dalje bili ograničeni u svojoj sposobnosti da oponašaju strukturu i zrelost pravih organa.

Istraživači su na novi pristup naišli slučajno. Dok su uzgajali epitelne ćelije, koje čine spoljašnju oblogu nekih organa i tkiva, nekoliko istraživačkih timova, uključujući i grupu sa Univerziteta Mičigena u En Arboru izvestilo je da su njihovi organoidi takođe spontano formirali i neepitelne ćelije, tipa koji oblaže krvne sudove. Ove ćelije se obično smatraju kontaminantima kojih se treba rešiti, ali grupa iz En Arbora je pokušala da pojača tu kontaminaciju u crevnim organoidima.

Koristeći iznenađujuće otkriće drugih grupa, Jifej Mijao, biolog matičnih ćelija na Institutu za zoologiju Kineske akademije nauka u Pekingu, i njegove kolege odlučili su da provere da li mogu da kontrolišu istovremeni rast oba tipa ćelija — epitelnih i ćelija krvnih sudova — u istoj posudi, počevši sa organoidima pluća i creva.

Međutim, u ranom razvoju, epitelne ćelije i ćelije krvnih sudova zahtevaju suprotstavljene molekularne okidače za rast.

- Možete sačuvati ili jedne ili druge, tako da prirodno ne bi mogle da rastu zajedno – rekao je Mijao.

On i njegove kolege su pronašli način da tempiraju doziranje koktela molekula kako bi pokrenuli formiranje oba tipa tkiva istovremeno iz matičnih ćelija.

Dobijeni organoidi pluća, kada su transplantirani u mišje modele, sazreli su u niz tipova ćelija, uključujući jedinstvene ćelije koje se nalaze u alveolama, kesicama u kojima se odvija razmena gasova. Kada su istraživači presadili ćelije na 3D potpornu strukturu, one su spontano formirale strukture koje su ličile na alveolarne kesice, što sugeriše da je prisustvo ćelija krvnih sudova omogućilo organoidima da formiraju složeno tkivo sa različitim tipovima ćelija.

- Ovo mi je bilo zaista interesantno – rekao je Jozef Peninger, genetički inženjer u Helmholc centru za istraživanje infekcija u Braunšvajgu.

Tim je koristio sličnu metodu za proizvodnju crevnih organoida sa ćelijama krvnih sudova.

Abilez je koristio sličan pristup da uzgoji mini srca u posudi, a organoidi su formirali ćelije tipične za mišiće, krvne sudove, pa čak i nerve. Krvni sudovi su se granali u veoma fine cevčice koje su prodirale u različite tipove ćelija koje se nalaze u ranom srcu. Korišćenje ovog pristupa za stvaranje organoida jetre takođe je proizvelo mnogo ćelija krvnih sudova koje su formirale fine grane.

Ali ovi organoidi i dalje predstavljaju samo rane faze fetalnog razvoja. Na kraju, dodao je Peninger, biće potrebni i asemblodi i zajednički rast kako bi se stvorili organoidi koji funkcionišu kao pravi. Da bi se to dogodilo, istraživači treba da uzgoje veće krvne sudove, zajedno sa svim neophodnim potpornim tkivom i strukturama, kao i komplementarne sudove limfnog sistema, koji transportuje tečnost u organe i uklanja otpadne materije, kaže on. A kada krvni sudovi budu na svom mestu, sledeći izazov će biti „otvoriti slavinu“, odnosno iskoristiti ih za cirkulaciju krvi, kaže Peninger.

(Telegraf Nauka/Nature)