Вчені, які в лабораторії працюють над біодизайном шлунково-кишкової системи людини, тепер повідомляють про використання плюрипотентних стовбурових клітин для вирощування органоїдів стравоходу людини.

Опубліковане в журналі «Клітинні стовбурові клітини», дослідження є останнім досягненням дослідників Центру дитячих лікарень Цинциннаті для стовбурових клітин та медичних органоїдів (CuSTOM), США.

стравохід

Центр розробляє нові способи вивчення вроджених вад розвитку та захворювань, які вражають мільйони людей із шлунково-кишковими розладами, такими як шлунковий рефлюкс, рак тощо. Робота веде до нових персоніфікованих методів діагностики і зосереджена частково на розробці тканинної регенеративної терапії для лікування або лікування розладів шлунково-кишкового тракту (ШКТ).

В нещодавно опублікованому дослідженні вчені змогли розробити тканину стравоходу людини повністю з плюрипотентних стовбурових клітин (PSC), які можуть утворювати будь-який тип тканини в організмі, на думку авторів. Вчені дитячої лікарні Цинциннаті та їхні багатоінституційні співробітники вже використовували PSC для біоінженерії кишечника, шлунка, товстої кишки та печінки людини.

"Розлади стравоходу і трахеї настільки поширені у людей, що органоїдні моделі стравоходу людини можуть бути дуже корисними", - говорить головний дослідник дослідження Джим Уеллс, науковий керівник CuSTOM. Окрім нової моделі для вивчення вроджених вад, таких як атрезія стравоходу, органоїди можуть бути використані для вивчення таких захворювань, як еозинофільний езофагіт та метаплазія Барета, або для біоінженерно-генетично сумісної тканини стравоходу для окремих пацієнтів ".

Дослідження передбачає співпрацю дослідників з підрозділів біології розвитку, онкології, алергії та імунології та ендокринології в дитячій лікарні Цинциннаті та Інститутах Гладстона в Сан-Франциско. Сюди входить автор першого дослідження Стівен Трісно, ​​аспірант і член лабораторії Уеллса.

Харчовий канал

Стравохід - це м’язова трубка, яка активно передає їжу з рота в шлунок. На орган можуть впливати вроджені захворювання, такі як атрезія стравоходу, звуження або вада розвитку стравоходу, спричинена генетичними мутаціями. Крім того, існує кілька захворювань, які можуть вразити людей у ​​подальшому житті. Деякі з них включають рак стравоходу, гастроезофагеальну рефлюксну хворобу (ГЕРХ) або рідкісний стан, який називається ахалазія, захворювання, яке вражає м’язи нижнього відділу стравоходу і заважає органу скорочуватися і пропускати їжу.

Усі розлади потребують кращого лікування, кажуть дослідники. Це вимагає більш точного розуміння генетичних та біохімічних механізмів, що лежать в основі цієї причини, потреба, яка доповнюється здатністю генерувати та вивчати надійні, функціональні та генетично сумісні моделі тканини стравоходу людини, які можуть рости із самих клітин.

Відстеження природних стежок

Вчені засновали свій новий метод використання ПСК людини на загальних органоїдах стравоходу на поетапних, визначених за часом та точних маніпуляціях з генетичними та біохімічними сигналами, які формують та створюють ембріональну ендодерму та тканини передньої кишки.

Вони частково зосередилися на гені Sox2 та асоційованому з ним білку, який вже відомий причиною захворювання стравоходу, коли його функція порушується. Вчені використовували мишей, жаб та культури людських тканин для ідентифікації інших генів та молекулярних шляхів, регульованих Sox2 під час формування стравоходу.

Вчені повідомляють, що на критичних стадіях ембріонального розвитку ген Sox2 блокує програмування та дію генетичних шляхів, які спрямовують клітини на дихання, а не на стравохід. Зокрема, білок Sox2 пригнічує передачу сигналу молекулі, яка називається Wnt, і сприяє формуванню та виживанню тканин стравоходу.

В іншому тесті, який допомагає підтвердити важливість експресії Sox2 у формуванні стравоходу, вчені вивчали повну втрату Sox2 під час процесу розвитку у мишей. Відсутність Sox2 призвело до агенезії стравоходу - стану, при якому стравохід закінчується мішечком і не з'єднується зі шлунком.

Після успішного генерування повністю сформованих органоїдів стравоходу людини, які зросли до довжини приблизно 300-800 мкм приблизно за два місяці, біоінженерні тканини біохімічно порівнювали з тканинами стравоходу з біопсій пацієнта. Ці випробування показали, що генетично модифіковані та біоптовані тканини були надзвичайно подібними за складом, на думку авторів.

Дослідницька група продовжує дослідження біоінженерного процесу для створення органоїдів стравоходу та визначає майбутні проекти з просування можливого терапевтичного потенціалу технології, зазначає Уеллс. Сюди входить використання органоїдів для вивчення прогресування конкретних патологій та вроджених вад, що вражають стравохід.