RUS ENG

Грант Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования по договору № 11.G34.31.0065 от 19.10.2011 г.

Регенерация тканей дыхательных путей и легкого

Официальный сайт проекта "Исследование молекулярных механизмов и новых подходов в области регенеративной медицины для создания тканей дыхательных путей и легкого"

Главная страница

О проекте

События и анонсы

Конференции и школы

Публикации

Протокол

Партнеры проекта

О регенеративной медицине

Результаты

Контакты

Человеческая печень выращена в организме мыши. Последние исследования показали, что трансплантация предшественников ткани печени из стволовых клеток человека способствует восстановлению функции этого органа у мышей. Хотя результаты исследований предварительные, они уже позволяют говорить о развитии потенциально новых подходов к лечению пациентов, ожидающих трансплантации печени. Имплантированные «зачатки» печени, размером 4 мм, предотвратили гибель мышей с печеночной недостаточностью, сообщается 3 июля в исследовательском отчёте журнала Nature.

Трансплантированные структуры также взяли на себя ряд функций печени – выработку тканеспецифичных белков и специфических для человеческого организма метаболитов. Но более важен тот факт, что происходила быстрая васкуляризация имплантов, которые продолжали расти и после трансплантации.

Результаты предварительные, но многообещающие, говорит Валери Гийон-Эванс (Valerie Gouon-Evans), которая изучает органогенез и регенерацию печени в Больнице Маунт-Синай (Mount Sinai Hospital) в Нью-Йорке. «Это нечто абсолютно новое», - говорит она. Поскольку зачатки печени поддерживаются кровеносной системой реципиента, имплантированные клетки продолжают пролиферировать и осуществлять функции этого органа. 

Однако, по ее словам, за животными, перенесшими трансплантацию, необходимо осуществлять наблюдение в течение нескольких месяцев, чтобы проверить, не начнут ли клетки вырождаться или превращаться в опухолевые.

В настоящее время в мире наблюдается острая нехватка донорских органов для трансплантации печени. В 2011 году только в США было проведено 5,805 трансплантаций печени взрослым. В том же году 2,938 человек умерли в ожидании донорского органа или становились слишком слабы, чтобы оставаться в листе ожидания.

Путь создания сложных органов в лабораторных условиях оказался, однако, довольно тернист. Таканори Такэбэ (Takanori Takebe), биолог, занимающийся изучением стволовых клеток в Университете Иокогамы (Yokohama City University) в Японии, один из руководителей исследования, считает, что это первый случай, когда в лаборатории удалось создать цельный орган с использованием индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

По словам Такэбэ, проведение клинических исследований в ближайшем будущем не предвидится. Помимо того, что необходимы длительные испытания на животных, в настоящее время создание материала в количествах, требуемых для трансплантации в человеческий организм, не представляется возможным.

В проведенном исследовании Такэбэ имплантировал предшественники печеночной ткани в полость черепа и в брюшную полость. В будущем он надеется создать «зачатки» настолько малого размера, чтобы существовала возможность внутривенного введения в организм мыши и, возможно, человека. Он также надеется имплантировать их непосредственно в печень, где они могли бы образовывать желчные протоки, необходимые  для правильного пищеварения, которые, однако, в последних исследованиях не изучались.

Самоорганизующиеся структуры

Исследователи моделируют развитие печени из трех типов человеческих клеток. В первую очередь, они направляют развитие индуцированных плюрипотентных стволовых клеток в тот тип клеток, который экспрессирует печеночные гены. Затем они добавляют эндотелиальные клетки (которые покрывают кровеносные сосуды с внутренней стороны), полученные из пуповинной крови, и мезенхимальные стволовые клетки, которые способны образовывать кости, хрящи и жир. Все эти типы клеток встречаются в процессе формирования печени при развитии эмбриона.

 «Это великий день для онтогенетики», - говорит Кеннет Зарет  (Kenneth Zaret), занимающийся изучением регенеративной медицины и органогенезом печени в Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania) в Филадельфии. «Посредством воспроизведения клеточных взаимодействий, важных для естественного развития печени, они получают довольно здоровую и зрелую ткань».

По словам Такэбэ, этот проект стартовал благодаря неожиданному явлению. В надежде найти способ васкуляризации печеночной ткани, он пытался культивировать многочисленные типы клеток вместе и заметил, что они начинают самоорганизовываться в трехмерные структуры. С того момента были проведены сотни экспериментов по моделированию развития печени с регулированием параметров зрелости и количества клеток.

Другие органы

Данный метод занимает промежуточное положение между двумя основными подходами регенеративной медицины. В случае простых, полых органов, таких как мочевой пузырь и трахея, исследователи засеивают каркасы живыми клетками, а затем трансплантируют орган пациенту. Также в настоящий момент ученые в лабораторных условиях получили монокультуры функциональных клеток с целью введения в организм пациента, где бы они могли  самостоятельно развиваться. Однако, даже если клетки хорошо развивались в лабораторных условиях, говорит Гийон-Эванс, процесс забора клеток может повредить их и нарушить функционирование.

Зарет считает, что эксперименты по моделированию развития печени могут дать начало промежуточному подходу. «Принцип следующий: поместить клетки в одно пространство и дать им возможность взаимодействовать и сформировать орган».

Также проводятся эксперименты с самоорганизующимися структурами из стволовых клеток также для других систем органов, таких как зрительных бокал, который представляет собой раннюю стадию развития глаза2. Также в лабораторных условиях  были выращены мини-кишки с использованием только стволовых клеток человека3.

По убеждению Такэбэ, «самоорганизационный подход» может быть применим и к другим органам, таким как легкие, поджелудочная железа и почки.

Журнал:

http://www.nature.com/news/miniature-human-liver-grown-in-mice-1.13324

2012 © Кубанский государственный медицинский университет. Официальный сайт проекта "Исследование молекулярных механизмов и новых подходов в области регенеративной медицины для создания тканей дыхательных путей и легкого"