Американские биологи пересадили крысам реконструированную печень: каркас в ней был крысиным, а все типы клеток — человеческими. Получившиеся мини-печени были очень похожи на настоящие как по структуре, так и по функциям: они производили белки крови, мочевину и желчь. Они прижились у нескольких крыс и существовали в их организме в течение нескольких дней. Правда, избежать образования тромбов ученым так и не удалось, равно как и состыковать желчевыводящие пути мини-печени с кишечником — над этим еще предстоит работать. Работа опубликована в журнале Cell Reports.
Выращивать человеческие органы в лаборатории кажется куда более перспективной стратегией, чем пересаживать донорские — последние плохо хранятся и могут вызвать отторжение, к тому же подходящие доноры всегда в дефиците. Но не все органы легко собрать с нуля. Быстрее всего реконструкции поддались стенки полых органов — вероятно, благодаря своему простому устройству. Чтобы собрать, например, стенку уретры или влагалища, достаточно по очереди высаживать клетки на слои внеклеточного вещества.
С другими органами, которые не похожи на слоеный пирог, дело обстоит сложнее. Чтобы восстановить их структуру, ученые до сих пор поступали так: брали фрагмент реального органа, вымывали оттуда клетки, оставляя голый каркас (это называют децеллюляризацией), а потом заселяли его новыми клетками. С помощью этого метода уже удалось реконструировать, например, яичники мышей.
Трансплантация печени
Но для печени — одного из самых востребованных для трансплантации органов — это сделать пока не удавалось: полученные печени не работали полноценно. Вероятно, дело в том, что ткань печени густо пронизана сосудами, а работа ее зависит от непрерывного тока крови, поэтому для создания этого органа нужно восстановить и входящие в его состав капилляры.
Группа исследователей под руководством Алехандро Сото-Гутьерреса (Alejandro Soto-Gutierrez) из Университета Питтсбурга решила собрать полноценную печень, воспользовавшись индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (это взрослые клетки, которые репрограммированы в зародышевое состояние), и протестировать ее на крысах. Ученые планировали получить каркас органа методом децеллюляризации печени крысы и наполнить его производными человеческих клеток.
На первом этапе работы авторы получили из плюрипотентных клеток человека собственно клетки печени — гепатоциты. Как по форме, так и по экспрессии генов полученные гепатоциты были похожи на обычную культуру клеток печени человека.
Недавние исследования, в которых была успешно прижита искусственно созданная печень у крыс, вызвали широкий интерес среди медицинского сообщества. Врачи и ученые отмечают, что этот прорыв может открыть новые горизонты в трансплантологии и регенеративной медицине. По мнению специалистов, создание органов с нуля может значительно сократить дефицит донорских органов и улучшить качество жизни пациентов с заболеваниями печени.
Однако эксперты подчеркивают, что перед тем, как перейти к клиническим испытаниям на людях, необходимо провести дополнительные исследования для оценки долгосрочной функциональности и безопасности таких органов. Врачи также акцентируют внимание на важности этических аспектов, связанных с использованием технологий, позволяющих создавать органы. В целом, открытие вдохновляет надеждой на будущее, где трансплантация станет более доступной и эффективной.
Протокол дифференцировки
Затем, используя другой протокол дифференцировки, из тех же плюрипотентных клеток получили холангиоциты — клетки, ответственные за производство желчи. Их подселили в каркас крысиной печени, и они заняли там около 65 процентов площади желчных капилляров (в отличие от кровеносных капилляров, они не имеют собственной выстилки, это фактически просветы между холангиоцитами).
Далее, все из тех же плюрипотентных клеток, исследователи получили клетки выстилки сосудов — эндотелиоциты. Когда их ввели в каркас печени, они сформировали в среднем 75 процентов поверхности сосудов. Через несколько дней они все еще оставались жизнеспособны и функциональны — например, выделяли антикоагулянты, что очень важно, потому что в пересаженной печени легко образуются тромбы.
Из полученных клеточных типов авторы работы собрали полную модель человеческой печени. Сначала каркас заселили холангиоцитами, потом эндотелиоцитами, дальше пришло время гепатоцитов и вспомогательных клеток — стромальных мезенхимных клеток и фибробластов. В получившейся мини-печени клетки образовали друг с другом все необходимые клеточные контакты, но сохранили способность к регенерации. Например, среди гепатоцитов маркеры клеточного деления нашлись у 28 процентов клеток — это похоже на состояние печени зародыша, у которого около 19 процентов клеток еще способны размножаться. Кроме того, мини-печень выполняла разные положенные ей функции: выделяла желчь, превращала аммиак в мочевину и синтезировала белки крови, в том числе альбумин.
Недавние исследования, в которых была создана человеческая печень из стволовых клеток и успешно имплантирована крысам, вызвали широкий резонанс в научном сообществе и обществе в целом. Ученые отмечают, что этот прорыв открывает новые горизонты в области трансплантологии и регенеративной медицины. Многие эксперты подчеркивают, что такая технология может помочь решить проблему нехватки донорских органов, что особенно актуально для пациентов с тяжелыми заболеваниями печени.
Однако не обошлось и без критики. Некоторые специалисты выражают опасения по поводу этических аспектов подобных экспериментов, а также возможных долгосрочных последствий для здоровья животных. Общественность также активно обсуждает, насколько безопасно и приемлемо использовать генетически модифицированные органы. В целом, данный эксперимент стал важным шагом в научных исследованиях, но требует дальнейшего изучения и обсуждения.
Реконструкция печени
Наконец, реконструированную печень подсадили пяти иммунодефицитным (чтобы не вызвать отторжения) крысам. Через несколько дней животных умертвили, чтобы посмотреть, что происходит с трансплантатом. Оказалось, что ткань оставалась жива, не изменила своей морфологии и продолжила производить печеночные белки. Правда, желчные капилляры не смогли нормально воссоединиться с желчными протоками и двенадцатиперстной кишкой. Возможно, поэтому у нескольких животных заметили непроходимость кишечника.
Читайте также:
Чтобы проверить эффективность своей методики, авторы работы проделали все то же самое, но используя крысиные клетки вместо человеческих. Из восьми крыс-реципиентов после первой недели остались живы четыре, ранняя смерть была вызвана тромбозом воротной вены печени.
Таким образом, исследователям удалось собрать структурный аналог печени, используя только человеческие клетки, но пока не удалось сделать его полностью функциональным. Для того, чтобы искусственная печень заработала в полной мере, им предстоит еще отточить детали трансплантации (во избежание тромбоза) и разобраться в том, что происходит с клетками-производителями желчи и почему их продукт не доходит до цели.
Мы уже писали о том, как ученые пытаются продлить время хранения донорской печени. Сейчас рекордные сроки — 40 часов для замороженной печени и около недели — без заморозки, но со специальной системой перфузии. А недавно японские врачи опробовали новую технологию с участием стволовых клеток: ввели новорожденному запас гепатоцитов, который позволил ему дожить до пересадки настоящей печени.
Вопрос-ответ
Есть ли у крыс печень?
У крыс печень представлена пятью долями, как у мышей. Внепеченочные желчные пути проходят по каудальной части печени и открываются в двенадцатиперстную кишку, тогда как желчный пузырь полностью отсутствует, без рудиментов.
Можно ли давать крысам печень?
Печень, потроха и мясо лучше отваривать либо вымораживать. Давать необходимо не реже 2 раз в неделю по 3-5 граммов. Молодым крысам корма животного происхождения дают 4 раза в неделю.
Могут ли крысы есть печень?
Здоровая пища. При желании вы также можете добавить в рацион ежедневный источник белка, например, кусочек вареной печени без приправ, вареное нежирное мясо или вареные яйца в качестве лакомства. Если же вы решили содержать своих крыс на вегетарианской или веганской диете, можно предлагать им соевый йогурт, вареное тофу, вареную чечевицу или вареные бобы.
Чем категорически нельзя кормить крыс?
Что нельзя давать крысам: редис, фасоль, репа, редька – повышают газообразование в кишечнике. Жирное, копченое, соленое, полуфабрикаты и фастфуд содержат много веществ, которые негативно сказываются на весе крысы и работе желудочно-кишечного тракта.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основы биоинженерии и регенеративной медицины. Понимание этих областей поможет вам лучше осознать, как создаются искусственные органы и какие технологии используются для их разработки.
-
Читайте также:
СОВЕТ №2
Следите за новостями в области медицины и биотехнологий. Научные достижения в этих сферах развиваются стремительно, и важно быть в курсе последних исследований и их потенциального влияния на здоровье человека.
СОВЕТ №3
Обсуждайте эти темы с профессионалами в области медицины и биологии. Общение с экспертами может дать вам более глубокое понимание сложных процессов и этических вопросов, связанных с созданием искусственных органов.
СОВЕТ №4
Поддерживайте инициативы по финансированию исследований в области трансплантологии. Ваше участие может помочь ускорить разработки, которые могут спасти жизни и улучшить качество медицинской помощи.
Загрузка...
