Исследователи на шаг ближе к искусственной печени

Исследователи на шаг ближе к искусственной печени

Прометей, мифологический персонаж, укравший огонь у богов, был наказан за эту кражу, будучи привязанным к скале. Каждый день орел падал и ел его печень, которая затем вырастала, чтобы ее снова съесть на следующий день.

Современные ученые знают, что в этой истории есть доля правды, говорит инженер Массачусетского технологического института Сангита Бхатия: печень действительно может регенерировать, если ее часть удалить. Однако исследователи, пытающиеся использовать эту способность в надежде создать искусственную ткань печени для трансплантации, неоднократно терпели неудачу: зрелые клетки печени, известные как гепатоциты, быстро теряют свою нормальную функцию при удалении из организма.

"Это парадокс, потому что мы знаем, что клетки печени способны расти, но почему-то не можем заставить их расти" вне тела, говорит Бхатия, профессор медицинских наук, технологий, электротехники и информатики Массачусетского технологического института им. Джона и Дороти Уилсон, старший ассоциированный член Института Броуда и член Института интегративных исследований рака и медицинского института Коха при Массачусетском технологическом институте. Инженерия и наука.

Теперь Бхатия и его коллеги сделали шаг к этой цели. В статье, опубликованной в номере журнала Nature Chemical Biology от 2 июня, они определили десяток химических соединений, которые могут помочь клеткам печени не только поддерживать их нормальную функцию при выращивании в лабораторной посуде, но и размножаться с образованием новой ткани.

По словам исследователей, выращенные таким образом клетки могут помочь исследователям разработать искусственно созданную ткань для лечения многих из 500 миллионов человек, страдающих хроническими заболеваниями печени, такими как гепатит С.

Ведущий автор статьи – Цзин (Меган) Шан, аспирантка отделения медицинских наук и технологий Гарвардского технологического института. Члены лаборатории Бхатии сотрудничали с исследователями из Института Броуда, Гарвардской медицинской школы и Университета Висконсина.

Большой экран

Бхатиа ранее разработал способ временного поддержания нормальной функции клеток печени после того, как эти клетки были удалены из организма, путем точного смешивания их с клетками фибробластов мыши. Для этого исследования, финансируемого Национальным институтом здоровья и Медицинским институтом Говарда Хьюза, группа исследователей адаптировала систему таким образом, чтобы клетки печени могли расти слоями с клетками фибробластов в небольших углублениях в лабораторной посуде. Это позволило исследователям провести крупномасштабные и быстрые исследования того, как 12500 различных химических веществ влияют на рост и функцию клеток печени.

Печень выполняет около 500 функций, разделенных на четыре основные категории: детоксикация от лекарств, энергетический метаболизм, синтез белка и производство желчи. Дэвид Томас, младший научный сотрудник, работающий с Тоддом Голубом из Института Броуда, измерил уровни экспрессии 83 ферментов печени, представляющих одни из самых сложных функций, которые необходимо поддерживать.

После скрининга тысяч клеток печени от восьми различных доноров тканей, исследователи определили 12 соединений, которые помогли клеткам поддерживать эти функции, способствовали делению клеток печени или и то, и другое.

Два из этих соединений, по-видимому, особенно хорошо работают в клетках более молодых доноров, поэтому исследователи, в том числе Роберт Шварц, постдок IMES, и Стивен Дункан, профессор генетики человека и молекулярной генетики в Университете Висконсина, также протестировали их на клетках печени. генерируется из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Ученые и раньше пытались создать гепатоциты из ИПСК, но такие клетки обычно не достигают полностью зрелого состояния. Однако при обработке этими двумя соединениями клетки созревают более полно.

Бхатия и ее команда задаются вопросом, могут ли эти соединения запустить универсальную программу созревания, которая может влиять также на другие типы клеток. Другие исследователи сейчас тестируют их на различных типах клеток, созданных с помощью ИПСК.

В будущих исследованиях команда Массачусетского технологического института планирует внедрить обработанные клетки печени в полимерные тканевые каркасы и имплантировать их мышам, чтобы проверить, могут ли они использоваться в качестве замещающих тканей печени. Они также рассматривают возможность разработки соединений в качестве лекарств, которые помогут регенерировать собственные ткани печени пациентов, работая с Тристой Норт и Вольфрамом Гесслингом из Гарвардской медицинской школы.

Установление связей

Бхатиа и его коллеги также недавно добились прогресса в решении еще одной проблемы инженерии ткани печени, которая заставляет тело реципиента наращивать кровеносные сосуды для снабжения новой ткани кислородом и питательными веществами. В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences в апреле, Бхатиа и Кристофер Чен, профессор Пенсильванского университета, показали, что если предварительно сформированные тяжи эндотелиальных клеток встроить в ткань, они быстро превратятся в массивы кровеносные сосуды после имплантации ткани.

Чтобы добиться этого, Келли Стивенс из лаборатории Бхатиа работала с Питером Зандстра из Университета Торонто над разработкой новой системы, которая позволяет им создавать трехмерную инженерно-техническую ткань и точно контролировать размещение различных типов клеток в ткани. Этот подход, описанный в журнале Nature Communications в мае, позволяет сконструированной ткани лучше взаимодействовать с тканью хозяина.

"Вместе эти документы предлагают путь к решению двух давних проблем тканевой инженерии печени – выращивание большого количества клеток печени за пределами тела и обеспечение трансплантации тканей реципиенту трансплантата," Бхатия говорит.

Оставьте комментарий