Organoidy wyhodowane z komórek macierzystych to maleńkie trójwymiarowe formacje ludzkiej tkanki, które faktycznie pełnią funkcje wielu typów komórek występujących w pełnowymiarowych organach. Naukowcy od lat pracują nad stworzeniem miniaturowych organów. Niedawno badacze z uniwersytetu w Michigan po raz pierwszy stworzyli w laboratorium miniaturowy model ludzkiego serca. Zawiera wszystkie pierwotne typy komórek serca, strukturę komór i tkanki naczyniowej. Cały proces trwał zaledwie kilka tygodni, co pozwoliło naukowcom obserwować w czasie rzeczywistym proces wzrostu ludzkiego serca płodu.
– Te małe serca stanowią niezwykle istotne modele do badania wszystkich rodzajów zaburzeń serca z niespotykaną wcześniej precyzją – podkreśla Aitor Aguirre, adiunkt w dziedzinie inżynierii biomedycznej w Instytucie Ilościowych Nauk i Inżynierii Zdrowia przy Michigan State University.
Organoidy ludzkiego serca zostały stworzone za pomocą nowej struktury komórek macierzystych, która naśladuje środowiska rozwojowe embrionu i płodu.
Organoidy ludzkie już same w sobie stanowią wyrafinowane narzędzie do badań. Ale ten postęp umożliwia też naukowcom badanie współdziałania ludzkich tkanek. Może to ograniczyć potrzebę badań nad lekami pochodzenia zwierzęcego, przyspieszy koncepcję medycyny precyzyjnej, a pewnego dnia doprowadzi do produkcji tkanek do przeszczepów w laboratoriach. Dotychczas naukowcom z Centrum Medycznego Szpitala Dziecięcego w Cincinnati udało się wyhodować jelita zawierające kosmki wchłaniające składniki odżywcze czy organoidy żołądka wytwarzające kwasy trawienne, a także połączony zestaw trzech narządów: wątroby, trzustki i dróg żółciowych. Niedawno powstały też miniaturowe nerki.
– Organoidy to samoorganizujące się trójwymiarowe konstrukcje komórek, które w znacznym stopniu odzwierciedlają właściwości i strukturę narządów – tłumaczy Yonatan Israeli z Michigan State University.
W stworzeniu miniaturowego modelu serca wykorzystano indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste – dorosłe komórki pacjenta, aby rozwinąć embrionalne serce. Zdaniem ekspertów oznacza to przełom w leczeniu wrodzonych chorób serca.
– Przeprowadziliśmy bioinżynieryjny proces, który pozwala komórkom macierzystym rozwinąć się tak jak w embrionie, do różnych typów komórek i struktur obecnych w sercu – wskazuje Aitor Aguirre. – Dajemy komórkom instrukcje, a one wiedzą, co mają zrobić, gdy zostaną spełnione wszystkie odpowiednie warunki.
Obecnie choroby serca są jedną z częstszych przyczyn zgonów. Miniaturowe serce stworzone z komórek macierzystych można by wykorzystać do badania nie tylko wrodzonych chorób serca, lecz także innych schorzeń sercowo-naczyniowych, takich jak kardiotoksyczność wywołana chemioterapią i wpływ cukrzycy na rozwijające się serce płodu.
– Obecnie w laboratorium wykorzystujemy organoidy serca do modelowania wrodzonej choroby serca – najczęstszej wady wrodzonej u ludzi, która dotyka prawie 1 proc. noworodków – wskazuje adiunkt z Michigan State University. – Dzięki organoidom możemy badać pochodzenie wrodzonych chorób serca i znaleźć sposoby, aby im zapobiec.
Organoidy pozwalają nie tylko opracować metodę walki z chorobami, ale pomagają też poznać właściwości organów. Co istotne, w ten sposób naukowcom udało się zniwelować problemy natury moralnej.
– Teraz możemy mieć to, co najlepsze z obu światów – precyzyjny ludzki model do badania chorób – maleńkie ludzkie serce. Bez wykorzystywania materiału płodowego lub naruszania zasad etycznych. To wielki krok naprzód – przekonuje Aitor Aguirre.
Źródło: Innowacje Newseria
