Бронхи в пробирке
Лабораторные исследования органов дыхания обычно требуют забора крупных образцов тканей у человека или животных. Исследователи медицинского факультета Фрайбургского университета в сотрудничестве с американскими коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Франциско создали органоиды трахеобронхиальной ткани всего из нескольких живых клеток. По мере развития клетки образуют трехмерную структуру с ресничками на поверхности, характерными для внутренней поверхности дыхательных путей. Эти органоиды могут быть полезны для будущих исследований, посвященных заболеваниям органа дыхания, разработке лекарств или персонализированной медицине.
Метод, с помощью которого исследователи добились организации клеток в трехмерные органоиды, относительно прост и недорог и воспроизводит важные биологические аспекты легочной ткани. Они изолировали трахеобронхиальные эпителиальные клетки человека, культивировали в смешанных матриксных компонентах и на 14 сутки дополнили их двумя мессенджерами: агонистом сигнального пути Wnt и антагонистом костного морфогенетического белка. После этого клетки образовали трехмерные органоиды.
Ранее этот процесс состоял из многих этапов, например, клетки, взятые от человека, сначала нужно было вернуть в эмбриоподобное состояние с помощью сложных методов. Кроме того, внешняя сторона органоидной ткани всегда была направлена внутрь и гораздо меньше походила на естественную ткань. Новый метод позволяет получать дифференцированные трахеобронхосферы с внешне ориентированными ресничками, обеспечивая модель для изучения функции ресничек, патогенеза цилипатий и взаимодействия патогенов со слизистой оболочкой дыхательных путей.
Трахеобронхиальные эпителиальные клетки человека, организованные в трахеобронхосферы с ресничками (фиолетовый цвет) и различными типами клеток, например, секреторными бокаловидными клетками (желтый цвет).
Индивидуальная терапия
Исследователи взяли клетки от пациентов с муковисцидозом, и из них образовались характерно измененные органоиды. Это дает надежду, что в будущем данный упрощенный метод позволит выращивать органоиды бронхов конкретных пациентов, чтобы заранее проверить, будет эффективна та или иная терапия или нет. Кроме того, использовать органоиды можно для изучения развития здоровой трахеобронхиальной ткани и влияния на этот процесс генетических факторов.
Альтернатива животным моделям
Здоровое развитие дыхательной системы и генетические заболевания часто изучались на животных моделях. Новый метод способен заменить некоторые из этих исследований на выращивание ткани в трехмерной форме в пробирке.
Статья C.A.Boecking et al. A simple method to generate human airway epithelial organoids with externally-oriented apical membranes опубликована в American Journal of Physiology.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Freiburg: Lung Tissue from the Lab.