Вкладений файл відсутній

жінок

Те, що ми робимо в Animal Político, вимагає професійних журналістів, колективної роботи, підтримки діалогу з читачами та чогось дуже важливого: незалежності. Ви можете допомогти нам продовжити. Будьте частиною команди. Підпишіться на Animal Político, отримуйте пільги та підтримуйте безкоштовну журналістику.

Вкладений файл відсутній

Уявіть, що взяли жменьку людських клітин різних типів і після низки процедур перетворили їх на мініатюрний орган, який працює і може спостерігатися неозброєним оком.

Це вже можливо сьогодні: міні-органи (або органоїди, улюблена назва серед науковців) є потужним інструментом, який допомагає зрозуміти, як SARS-CoV-2, коронавірус, відповідальний за поточну пандемію, завдає шкоди різним частинам нашого тіла.

Завдяки цій технології експерти оцінили кілька можливих методів лікування і швидко зрозуміли, що COVID-19 - це не тільки хвороба, яка вражає дихальну систему, але і що мали наслідки для серця, кишечника, нирок і навіть мозку.

Але як створити міні-орган? І які переваги він має у порівнянні зі старими методами, такими як культури клітин та лабораторні морські свинки?

Поверніться в минуле, щоб спроектувати майбутнє

Основною сировиною для побудови органоїду є прості клітини, присутні в шкірі або сечовидільній системі. Після відбору вчені проводять процедуру, яка перетворює ці одиниці на стовбурові клітини.

"Це ніби ці клітини повертаються у минуле. Завдяки генетичній трансформації вони знову стають стовбуровими клітинами ”, - сказала невролог Марілія Залуар Гімарайнш з Інституту досліджень та освіти D’Or у Ріо-де-Жанейро (IDor).

Опис цього біологічного процесу та технологія, здатна зробити його здійсненним, принесли британцю Джону Гурдону та японцю Шиньї Яманаку Нобелівська премія з медицини та фізіології у 2012 році.

Getty Images На цій ілюстрації показано розмір міні-мізків у чашці Петрі та те, як їх можна побачити неозброєним оком.

Але це лише частина історії. Після того, як клітини «повернуться у минуле», необхідний ще один крок. "Ми змушуємо ці стовбурові клітини знову диференціюватися та спеціалізуватися", - додав Гімарайнш, який також є професором Федерального університету Ріо-де-Жанейро (UFRJ) у Бразилії.

Іншими словами, можна взяти клітину зі шкіри і всього за кілька кроків перетворити її на нейрон або еритроцити.

Велика перевага полягає в тому, що органоїди - це не просто купа клітин, які можна проаналізувати за допомогою мікроскопа. Тут ми говоримо про більш складні утворення, які групують декілька типів клітин і, часто, видно неозброєним оком. Це справді орган невеликого масштабу.

“Міні-мозок, наприклад, сферичний, але він не має такої форми, як справжній орган. Що дозволяє нам знати, що ця структура нагадує оригінал, це клітинні та біохімічні характеристики », - пояснив біолог Даніель Мартінс де Соуза з Державного університету Кампінасу (Юнікамп) у Бразилії.

Витоки

З історичної точки зору, можливість побудови міні-органів є зовсім недавно. Вчені змогли досягти значного прогресу в цьому питанні лише за останні 10 років.

Але за цей короткий період органоїди вже зробили великий внесок у науку. Один з найбільших прикладів цього стався під час епідемія зика, що хвилювало світ у 2015 та 2016 роках.

Дослідження Getty Images за допомогою нових методів показали, що Zika впливає на клітини нервової системи та пригнічує їх ріст, викликаючи вроджений синдром, що викликає мікроцефалію у немовлят.

Переданий укусом комара Aedes aegypti, вірус викликає відносно прості симптоми, такі як низька температура, біль і почервоніння очей.

Але вибух випадків мікроцефалії (коли дитина народжується з черепом і мозку меншими, ніж зазвичай) у північно-східному регіоні країни став червоним прапором: чи може інфекція Зіка під час вагітності бути пов'язана з цим ускладненням?

Підозра була підтверджена завдяки органоїдним дослідженням. У лабораторії команда під керівництвом невролога Стівенса Регена з UFRJ та IDor, використовував міні-мозок, щоб показати, що Зіка насправді впливає на клітини нервової системи та пригнічує їх ріст, викликає вроджений синдром, пов’язаний з інфекцією, що спричиняє мікроцефалію та інші проблеми зі здоров’ям у немовлят.

"Це було вперше, коли органоїдна модель була використана для розуміння вірусного захворювання", - нагадав Гімарайнш.

Переваги

В останні десятиліття культури клітин та морські свинки були основним засобом проведення попередніх досліджень з кандидатами на наркотики чи вакцини.

Ідея полягає в тому, щоб зрозуміти, як ці нові молекули діють у меншому і контрольованому масштабі, перш ніж переходити до клінічних випробувань на людях.

Ці методології також дозволяють зрозуміти, як певна хвороба впливає на організм, хоча і спрощеним способом.

Getty Images Без органоїдів знання про covid-19 зайняло б значно більше часу, щоб отримати доступ до них.

Але старіші альтернативи мають ряд обмежень, починаючи з власної простоти, яка не відтворює однакові характеристики реального життя.

«Органоїди, навпаки, складаються з різних клітин і мають тривимірну структуру. Тому, мають функції, подібніші до того, що відбувається насправді"Сказав фармацевтичний експерт Кадзуо Такаяма, професор Японського університету Кіото.

У випадку морських свинок існує також обмеження кількості тварин, доступних для використання в експериментах. "Вирощувати міні-органи в лабораторії можна майже нескінченно, тому їх можна широко використовувати для тестування нових препаратів", - додав Такаяма.

Оптимізовані знання

Під час такої пандемії, як у нас, цей сучасний підхід також дозволив пришвидшити деякі процеси та швидко отримати важливу інформацію.

Без органоїдів знання про covid-19 знадобилося б набагато довше, щоб стати доступними. Це, у свою чергу, заважало б розвитку науки і ще більше затримувало появу безпечних та ефективних методів діагностики, профілактики та лікування.

Дослідження Getty Images з міні-органами дозволило зрозуміти, в які клітини вторгся коронавірус. В даний час відомо, що збудник може впливати на судини.

Давайте розглянемо практичні приклади того, як це сталося за останні місяці. Зіткнувшись із глобальною надзвичайною ситуацією у галузі охорони здоров’я, багато експертів хотіли оцінити, чи вже є на ринку ліки, які можуть боротися з вірусом або пом’якшити його шкоду.

Багато з цих методів лікування були протестовані на органоїдах. Ті методи лікування, які не спрацювали одразу, були відкинуті. А препарати, які показали певний початковий позитивний ефект, швидше еволюціонували на наступних етапах дослідження. Уявіть, скільки часу було заощаджено при цьому первинному оцінюванні.

Але програми вийшли за межі фармацевтичної галузі. Дослідники в Японії та США зосередився на міні легенях і виявив, що SARS-CoV-2 вторгається і вбиває клітини дихальної системи. Це, в свою чергу, може породити дуже сильну запальну реакцію, яка шкідлива для здоров’я людини, ураженої інфекцією.

"Зазвичай, Органоїди дозволили зрозуміти, які клітини людини вторгнутий коронавірус і використовує для реплікації. Наша група показала, що це трапляється в кишечнику, що пояснює шлунково-кишкові симптоми, які спостерігаються у багатьох пацієнтів ", - сказали дослідники Джоеп Бімер та Маартен Гертс з Інституту Хюбрехта в Нідерландах.

Ще один експеримент, проведений в Університеті Британської Колумбії в Канаді та в Інституті молекулярних біотехнологій у Відні, Австрія, побудовані мініатюрні кровоносні судини. Таким чином було помічено, що вірус covid-19 вражає ендотелій (внутрішній шар вен і артерій).

Це має два основних наслідки. Перший - це утворення згустку Вони блокують потік крові і можуть спровокувати інфаркт, інсульт або тромбоз. По-друге, існує підозра, що через кров патоген може «витікати» в різні ділянки тіла і впливати на інші важливі органи.

На цьому ініціативи не закінчуються. Продовжується робота з органоїдами для оцінки можливих слідів коронавірусу в печінці, нирках, серці та мозку.

Кароліна Педроса - нейросфери IDor, заражені ГРВІ-CoV-2. Сині крапки - це ядра клітин. Зелена зона - коронавірус.

Межі

Незважаючи на таку кількість переваг, органоїди не є ідеальними і не дозволяють знайти всі відповіді.

«Це сфера, яка робить перші кроки і стикається із значними проблемами. Багато з цих структур зроблені з ще незрілих клітин, а це означає вони не на 100% порівнянні з органами дорослої людини", Саїд Нурія Монтсеррат Пулідо, професор Інституту біоінженерії Каталонії, Іспанія.

Біохімік Шуйбінг Чен з Університету Корнелла в США підкреслив велику мінливість між моделями міні-органів, що використовуються дослідницькими групами.

"Нам потрібно стандартизувати цей матеріал, щоб зрозуміти застосування наших зусиль у реальному світі", - попередив він.

Фінансові інвестиції - ще одна перешкода для розгляду в цьому контексті. "Матеріали, які ми використовуємо, дорогі, і ми працюємо над створенням прибуткових систем", - додав Чен.

Соуза виділив ще одну перешкоду: міні-органи - це (все ще) ізольовані структури, які не взаємодіють з іншими системами людського тіла. Тому неможливо зрозуміти, як вплив коронавірусу на нирки, наприклад, впливає на серце або кишечник.

"Можливо, у майбутньому у нас будуть пов'язані різні органоїди, щоб вони взаємоділи в лабораторії", - додав Соуза.

Якщо органоїди вже внесли стільки знань на перших кроках, уявіть, що вони зможуть зробити, коли їх вдосконалять.

Тепер ви можете отримувати сповіщення від BBC News Mundo. Завантажте наш додаток і активуйте їх, щоб ви не пропустили наш найкращий вміст.

Якщо органоїди вже внесли стільки знань на перших кроках, уявіть, що вони зможуть зробити, коли їх вдосконалять.

Те, що ми робимо в Animal Político, вимагає професійних журналістів, колективної роботи, підтримки діалогу з читачами та чогось дуже важливого: незалежності. Ви можете допомогти нам продовжити. Будьте частиною команди. Підпишіться на Animal Político, отримуйте пільги та підтримуйте безкоштовну журналістику.