Ученые успешно использовали стволовые клетки для выращивания полностью функциональных желчных протоков в лаборатории, которые однажды могут помочь предотвратить повреждение ткани печени. Желчные протоки жизненно важны для того, чтобы печень могла избавляться от отходов; со сбоями в работе желчных протоков связана значительная часть всех трансплантаций печени (30% для взрослых и 70% для детей). Затем лечение необходимо будет тщательно протестировать в клинических испытаниях, прежде чем его можно будет использовать на пациентах.
Исследование, недавно опубликованное в научном журнале Nature Biotechnology, стало возможным благодаря проекту TISSUEGEN. Этот проект, начатый в 2012 году, был направлен на разработку платформы «in vitro» (в лаборатории), которая поможет ученым разработать новые методы лечения регенеративной медицины.
Платформа основана на создании in vitro тканей человека, культивируемых из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (IPSC). Это клетки, которые могут быть созданы непосредственно из взрослых клеток, и это открывает дверь к практически неограниченному запасу собственных типов клеток пациента для регенерации тканей и органов, избегая при этом этических проблем, связанных с использованием стволовых клеток из эмбрионов.
Ткани печени были в центре внимания TISSUEGEN из-за их научного и коммерческого значения. На первом этапе четырехлетнего проекта, который должен завершиться в конце 2015 года, партнеры создали библиотеку IPSC из набора доноров унаследованного метаболического заболевания печени и разработали ключевые параметры культуры плюрипотентных стволовых клеток человека. Эти клетки вместе с гепатоцитами человека – клетки, которые составляют от 70 до 85% массы печени – были затем загружены на трехмерную платформу ткани печени.
Биореакторы были сконструированы с использованием ряда инновационных микрожидкостных технологий для создания систем, совместимых с системами анализа, обычно используемыми в лабораториях по всему миру. Ключевым преимуществом этих новых систем является то, что они позволяют разрабатывать и тестировать регенеративные методы лечения в лабораторных условиях на батареях человеческих тканей быстрым и экономичным способом.
Чтобы продемонстрировать, что клетки, выращенные в лаборатории, действительно формируют желчные протоки, исследователи искали характерные маркеры и функции клеток. Затем они сравнили их с образцами от людей-доноров и обнаружили, что они почти идентичны. Это говорит о том, что гепатоциты, полученные из IPSC, полученные от больных доноров, действительно могут быть использованы для создания оптимизированных моделей, в которых генетические заболевания могут быть точно воссозданы в тканях человека.
Подход, впервые предложенный компанией TISSUEGEN, может предложить ученым и медицинским работникам возможность лучше понять, как органы растут и развиваются, а также лучше понять болезнь. Платформа также позволит тестировать новые лекарства и означает, что регенеративные методы лечения можно будет оценивать в масштабируемом и экономически эффективном формате. Также возможно трехмерное моделирование раковой ткани, что в конечном итоге приведет к более целенаправленным и эффективным методам лечения.