Органоїди відтворюють складність тканин і є гарною моделлю для вивчення захворювань.
Автори постулюють, що метод також може бути використаний для отримання органоїдів легенів, печінки або підшлункової залози з клітин пацієнта. На зображенні поперечний зріз міні-кишечника після 10-денного посіву. Спостерігаються клітини (зелені) та їх ядра (сині). [Природа/М. Миколаїв та ін.]
Створення в лабораторії мініатюрних органів, або органоїдів, дає можливість заглибитися у вивчення хвороб, а також розробити методи лікування. Однак у випадку з кишечником використання сучасних методів призводить до утворення кругових, ригідних та кістозних структур. Також розвиток тканин відбувається випадково. Це зменшує як виживання, так і розмір органоїду, одночасно обмежуючи його застосування як експериментальної моделі, здатної відтворити характеристики справжнього органу.
Зараз дослідження, опубліковане в журналі Nature, пропонує метод, здатний "керувати" ростом стовбурових клітин кишечника та вирішувати проблему. У ній Матіас П. Лутольф та його команда з Політехнічного університету Лозани скористалися здатністю цих клітин організовувати та заселяти трубчасту структуру, поверхня якої імітувала кишкову тканину.
Дослідники помістили цю матрицю, що складається з колагену I типу, клейового субстрату та суміші желатинових білків, відомих як Матригель, у певну платформу або мікрочіп, що дозволяло органоїду зрошуватись рідинами, необхідними для його утворення та технічне обслуговування. Крім того, використовуючи лазери, вони змоделювали матрикс для створення невеликих криптоподібних порожнин у тонкому кишечнику.
Після висіву клітини за короткий проміжок часу повністю покрили поверхню матриксу. Крім того, вчені спостерігали утворення компактної епітеліальної тканини, а також так звані щільні місця з'єднання (набори білків, що відповідають за ущільнення простору між клітинами). Цікаво, що циркуляція рідини кожні дванадцять годин дозволила усунути накопичені мертві клітини, які сприяють деградації органоїдів через 10 днів їх утворення, і продовжити виживання штучного кишечника понад 30 днів.
Дослідники також показали, що міні-органи мають багато характеристик із справжньою тканиною, наприклад, вироблення слизу або наявність усіх типів кишкових клітин, на додаток до деяких спеціалізованих клітин, які зазвичай не містяться в органоїдах. Подібним чином, штучний кишечник показав надзвичайну здатність до регенерації після радіаційного ураження або впливу токсичних сполук.
Нарешті, Лютольф та його колеги заразили другорядні органи найпростішими Cryptosporidium parvum. Цей паразит викликає сильну діарею, яка може призвести до летального результату як у дорослих імунітетом, так і у немовлят. Органоїди дозволили авторам вивчити, як інфіковані клітини активують запальну реакцію захисту проти збудника, що підтвердило їх використання як модель для розробки ефективної терапії.
Марта Пулідо Сальгадо
Довідка: «Гомеостатичні міні-кишечники через органічний морфогенез, керований ешафотами», М. Ніколаєв та ін., В природі, опубліковано 16 вересня 2020 р.