Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

На шаг ближе к искусственной печени

Биоинженеры MIT нашли соединения, позволяющие выращивать гепатоциты вне организма

LifeSciencesToday по материалам MIT: A step closer to artificial livers

Мифологический герой Прометей, укравший у богов огонь, был ими наказан – прикован к скале. Каждый день к нему прилетал орел и выклевывал печень, которая за ночь восстанавливалась, чтобы быть съеденной на следующий день. Сегодня ученые знают, что в этом мифе есть зерно истины, говорит инженер Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) Сангита Бхатия (Sangeeta Bhatia), MD, PhD. Печень действительно может самовосстанавливаться, если часть ее удалена. Однако исследователи, пытавшиеся использовать эту способность органа в надежде получить искусственную ткань печени для трансплантации, неизбежно заходили в тупик: взятые из организма зрелые клетки печени – гепатоциты – быстро теряют способность нормально выполнять свою функцию.

Это парадокс, потому что мы знаем, что клетки печени способны расти, но почему-то мы не можем заставить их делать это вне организма, говорит профессор Бхатия. Недавно ее группа сделала большой шаг на пути к этой цели. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemical Biology (Shan et al., Identification of small molecules for human hepatocyte expansion and iPS differentiation), исследователи выявили с десяток химических соединений, способных помочь гепатоцитам не только поддерживать свою нормальную функцию при выращивании в лаборатории, но и размножаться, образуя новую ткань.

По мнению ученых, выращенные таким образом клетки помогут получить инженерную ткань для лечения многих из 500 миллионов людей, страдающих хроническими заболеваниями печени, такими как гепатит С.

Профессор Бхатия ранее разработала способ временного поддержания нормальной функции гепатоцитов после их удаления из организма. Она добилась этого путем их смешивания с мышиными фибробластами с точным соблюдением определенной пропорции между двумя типами клеток. Для данного исследования, финансируемого Национальными институтами здоровья (National Institutes of Health) и Медицинским институтом Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute), ученые адаптировали систему так, что клетки печени, послойно перемешанные с фибробластами, могли расти в небольших углублениях в чашках Петри. Это позволило провести быстрый масштабный скрининг влияния 12500 различных химических соединений на рост и функцию гепатоцитов.

Печень выполняет около 500 функций, условно разделяемых на четыре основные категории: обезвреживание токсичных веществ, энергетический обмен, синтез белков и выработка желчи. В сотрудничестве с Тоддом Голубом (Todd Golub), младший научный сотрудник Дэвид Томас (David Thomas) из Института Бродов (Broad Institute) измерил уровни экспрессии 83 печеночных ферментов, опосредующих некоторые из самых сложных для поддержания функций.

В результате скрининга тысяч печеночных клеток восьми различных доноров ученые идентифицировали 12 соединений, помогавших клеткам поддерживать эти функции, способствовавших делению гепатоцитов или то и другое вместе.

Два из этих соединений были особенно активны в клетках, полученных из организма более молодых доноров. Поэтому исследователи – в том числе постдокторант Института медицинской инженерии и науки (Institute for Medical Engineering and Science) Роберт Шварц (Robert Schwartz) и профессор генетики человека и молекулярной генетики Университета штата Висконсин (University of Wisconsin) Стивен Данкан (Stephen Duncan), – протестировали их и на клетках печени, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

Ученые получали гепатоциты из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и раньше, но такие клетки обычно не достигают полной зрелости. Обработка двумя самыми активными соединениями позволила гепатоцитам достичь большей степени зрелости.

Чтобы проверить, могут ли обработанные этими соединениями гепатоциты использоваться для замещения тканей печени, профессор Бхатия и ее коллеги планируют поместить их на полимерные тканевые подложки и имплантировать мышам. Кроме того, в сотрудничестве с Тристой Норт (Trista North) и Вольфрамом Гёсcлингом (Wolfram Goessling) из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School), они хотят изучить возможность разработки соединений, способных помочь регенерировать собственным тканям печени пациентов.

Адъюнкт-профессор патологии Питтсбургского Университета (University of Pittsburgh) Эрик Лагасс (Eric Lagasse) считает результаты этого исследования перспективным подходом к преодолению трудностей, с которыми ученые столкнулись в выращивании клеток печени вне организма. «Разработка метода выращивания функциональных гепатоцитов в культуре была бы большим прорывом», – говорит ученый, не принимавший участия в этом исследовании.


На снимке ядра клеток окрашены синим.
Зеленым окрашены гепатоциты, красным – активно делящиеся клетки
(фото: Nature Chemical Biology).

Недавно профессор Бхатия и ее группа значительно продвинулись в решении еще одной проблемы, связанной с инженерией ткани печени, касающейся роста в организме реципиента кровеносных сосудов, необходимым для снабжения новых тканей кислородом и питательными веществами. В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, Бхатия и профессор Университета штата Пенсильвания (University of Pennsylvania) Кристофер Чень (Christopher Chen) показали, что, если предварительно внедрить в ткань эндотелиальные клетки, то после имплантации они быстро развиваются в сеть кровеносных сосудов.

Для этого Келли Стивенс (Kelly Stevens) из лаборатории Бхатии и Питер Зандстра (Peter Zandstra) из Университета Торонто (University of Toronto) разработали новую систему, позволяющую создать 3D-инженерную ткань и точно контролировать локализацию в ткани различных типов клеток. Этот подход, описанный в журнале Nature Communications, позволяет инженерной ткани лучше функционировать в организме реципиента.

«Взятые вместе, эти работы прокладывают путь к решению двух давних проблем в инженерии печеночной ткани – как вырастить большой запас клеток печени вне организма и как привить ткань трансплантата реципиенту», – заключает профессор Бхатия.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
13.06.2013

назад

Читать также:

Почти настоящая печень «в пробирке»

Японские исследователи заставили плюрипотентные стволовые клетки сформировать зачаточную ткань печени in vitro.

читать

Мышь с человеческой печенью

Выращенный организме мыши орган невелик – всего 5 миллиметров, однако его состав и функции ничем не отличаются от человеческой печени.

читать

Стволовые клетки против цирроза печени

Клетки различных тканей взрослого человека, превращенные в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки и дифференцированные в гепатоциты, восстановили ткань печени мышей с хроническим циррозом.

читать

ИПСК превратили в клетки крови

Исследователи медицинской школы Бостонского университета сумели дифференцировать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) в эритроциты и тромбоциты.

читать

Безопасные клетки

Австралийские ученые разработали первый тест для выявления линий человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, способных образовывать опухоли.

читать

Полноценные кости из стволовых клеток

Группа ученых Научно-исследовательского института Нью-йоркского фонда стволовых клеток сообщила о получении из клеток кожи заменителей кости, пригодных для устранения больших костных дефектов.

читать