Японцы создали человеческую мини-печень из стволовых клеток

Самоорганизация клеток в целостную структуру, из которой в организме мыши выросла печень

Самоорганизация клеток в целостную структуру, из которой в организме мыши выросла печень
(фото Yokohama City University Department of Regenerative Medicine).

Сравнение двух методик формирования шариков из стволовых клеток

Сравнение двух методик формирования шариков из стволовых клеток
(иллюстрация Takanori Takebe, Hideki Taniguchi/Yokohama City University).

Самоорганизация клеток в целостную структуру, из которой в организме мыши выросла печень
Сравнение двух методик формирования шариков из стволовых клеток

Пересадка печени — практика вполне распространённая в медицине. Эта операция несколько проще других трансплантаций, поскольку печень обладает крайне высокой способностью к регенерации. Однако и здесь есть свои подводные камни.

Только в 2011 году в Соединённых Штатах 2938 человек умерло в ожидании пересадки печени, а самих операций по трансплантации было проведено 5805 штук.

Работа японских медиков вызвала всеобщий интерес в научном мире: им удалось вырастить человеческую мини-печень из стволовых клеток в организме мыши, притом что побочных эффектов не наблюдалось. Миниатюрные шарики из стволовых клеток диаметром всего в 4 миллиметра буквально спасли мышей, страдавших заболеваниями печени, от верной смерти. В организме грызунов эти шарики начали разрастаться и выполнять ряд важнейших функций по выделению специфических белков и производству метаболитов. Более того, мини-печень подсоединила к себе ближайшие кровеносные сосуды.

Сравнение двух методик формирования шариков из стволовых клеток (иллюстрация Takanori Takebe, Hideki Taniguchi/Yokohama City University).

"Результаты работы очень многообещающие. Тот факт, что кровеносные сосуды смогли подсоединиться к пересаженной печени, уже означает, что её шансы полноценно прижиться в организме и начать выполнять важнейшие функции достаточно высоки", — говорит Валери Гуон-Эванс (Valerie Gouon-Evans) из госпиталя Маунт-Синай (Mount Sinai Hospital) в Нью-Йорке, которая занимается изучением регенерации и развития печени.

Работа проходила в несколько очень непростых этапов. Фактически, Таканори Такэбэ (Takanori Takebe) и его коллеги из университета Иокогама (Yokohama City University) стали первыми в мире учёными, которым удалось создать целый орган из плюрипотентных стволовых клеток. Источником клеток были не человеческие эмбрионы, а вполне зрелые клетки кожи, которые перепрограммировали в эмбриональные. Кстати, ранее эта же команда исследователей уже предпринимала попытку создать человеческую печень. Тогда они пересадили миниатюрный орган в голову лабораторной мыши.

Подробно о своей последней работе, её результатах и перспективах, учёные рассказывают в статье журнала Nature. Они создали печёночные шарики из трёх типов человеческих клеток. Для начала они вывели из плюрипотентных стволовых клеток клеточный тип, отвечающий за экспрессию печёночных генов. Затем они добавили эндотелиальные клетки, созданные из пуповинной крови, которые впоследствии образовали кровеносные сосуды. Третьим компонентом стали мезенхимальные клетки, которые способны образовать хрящевую, костную и жировую ткани.

Создав крошечные шарики из плюрипотентных стволовых клеток, Такэбэ хирургическим путём пересадил их в организм мыши. В будущем он надеется создать шарики настолько малого размера, что их можно будет вводить внутривенно, как инъекцию.

Как рассказывают исследователи, проект начался с необычного происшествия. Такэбэ искал способы создания васкуляризированной печёночной ткани. Он попытался объединить клетки различных клеток и вдруг заметил, что они самостоятельно организуются в трёхмерные структуры. Именно так он понял, что можно создать структуру из стволовых клеток миниатюрных размеров. После этого случая, Такэбэ и его коллеги брали самые разные типы клеток и постоянно меняли параметры структуры, пока не достигли нужных результатов.

Самоорганизация клеток в целостную структуру, из которой в организме мыши выросла печень (фото Yokohama City University Department of Regenerative Medicine).

О клинических испытаниях речь пока, конечно же, не идёт — ставки слишком высоки. Для начала нужно проследить за развитием искусственной печени у этих мышей, а затем провести тесты на более крупных животных, таких как свиньи или обезьяны. Но если однажды подобная методика станет нормой в медицинской практике, то слово "трансплантация" уже не будет вызывать дрожь в коленях, ведь это будет всего лишь укол.

Необходимо добавить, что методика, разработанная Такэбэ и его коллегами, является связующим звеном между двумя основными стратегиями регенеративной медицины. Для пересадки простых полых органов, таких как трахея, медики, как правило создают каркасы из живых клеток, а затем трансплантируют целый орган в тело пациента.

Также были предприняты попытки вырастить чистые функциональные клеточные культуры в лаборатории, в надежде что они приживутся в организме пациента при пересадке. Но даже если в лаборатории они будут функционировать нормально, то при заборе, скорее всего, произойдёт деформация клеточной структуры.

Создание микроскопических шариков из стволовых клеток есть золотая середина между этими технологиями. Фактически, нужно просто взять клетки разного типа и составить их вместе, а основу органа они создадут сами.

Самоорганизация стволовых клеток наблюдалась и раньше в медицинской практике — к примеру, на ранних стадиях развития структуры глазного бокала. Такэбэ считает, что самоорганизация клеток применима не только к печени, но также и к лёгким, поджелудочной железе и почкам.

Также по теме:
Учёные вырастили человеческую печень в голове мыши 
Искусственные почки успешно пересадили крысам 
Пульс науки: японские ученые вырастили клетки сердца 
Донорскую печень впервые сохранили живой в течение 24 часов 
Биологические ткани начали собирать при помощи магнитной левитации 
Рубцовую ткань превратили в сердечную мышцу без использования стволовых клеток