Нидерландские ученые из института Хюбрехта создали органоиды (трехмерные структуры, имитирующие функции настоящего органа) слезной железы из стволовых клеток мыши и человека. Их заставили функционировать под воздействием норадреналина.
- В органоидах отсутствуют протоки, поэтому слез было не видно. О том, что органоид начал плакать свидетельствовало его увеличение в размерах.
- Исследователи выяснили, что клетки по-разному реагируют на стимулы, вызывающие слезу, и производят различные компоненты слезы.
- Им также удалось трансплантировать слезные клетки человека в слезные железы мыши. В течение двух недель они прижились и интегрировались в полноценную железу, образуя протоковые структуры.
- В будущем с помощью этого метода ученые могут найти новые способы лечения пациентов с заболеваниями слезных желез. Возможно, органоиды можно будет трансплантировать пациентам с неработающими слезными железами. Но прежде чем использовать этот метод на людях, его нужно доработать и протестировать на животных.
- Слезная железа расположена в верхней части глазницы. Она выделяет слезную жидкость, которая необходима для смазки и питания роговицы. Дисфункция слезной железы, например при синдроме Шегрена, может привести к синдрому сухого глаза и язве роговицы, а в тяжелых случаях — и к слепоте.
Выращивание органов из стволовых клеток: плюсы и минусы
Эта технология считается одной из самых перспективных в биоинженерии. Как правило, для выращивания органов применяют стволовые клетки, из которых состоит человеческий эмбрион. Однако донорами в основном выступают взрослые люди.
- Стволовые клетки — это клетки-предшественники для всех тканей в организме. Они способны активно делиться и производить клетки разных типов, которые организм использует в качестве строительного материала.
- Для того чтобы вырастить нужный тип клеток, ученые воздействуют на него разными веществами — имитируют реальные процессы развития человеческого организма. Затем клетки сажают на трехмерную молекулярную сеть, тем самым организуя их в пространстве.
- Традиционный источник стволовых клеток — костный мозг. Однако процедура забора костного мозга травматична. Также стволовые клетки получают из пуповинной крови и пупочного канатика. Использование же эмбриональных стволовых клеток в большинстве стран запрещено даже в научных целях по этическим причинам.
- Стволовые клетки могут делиться не только на нужные организму, но и перерождаться в опасные, например раковые. Так, исследователи из университета Джонса Хопкинса пришли к выводу, что главный фактор, определяющий вероятность онкологических заболеваний, — это число делений стволовых клеток. Чем быстрее клетки размножаются, тем больше риск заболеть раком.
Какие органы выращивают с помощью стволовых клеток
Стволовые клетки применяют для терапии, также называемой тканевой инженерией. Текущая потребность в трансплантируемых тканях и органах намного превышает имеющееся предложение. Стволовые клетки предлагают возможность вырастить необходимые ткани и органы. Вот несколько удачных примеров.
- Американские ученые вырастили маленькие человеческие сердца. В органоиде сформировались все основные типы сердечных клеток, а также структуры, похожие на коронарные сосуды и камеры сердца. Мини-сердца регулярно сокращались, а по строению и развитию были похожи на настоящие сердца человеческого эмбриона.
- Японские исследователи создали полностью функционирующий кишечник. Сантиметр органа формировался за один-два месяца. Кишечник смог поглощать переваренную пищу, а также впитывать протеины и воду.
- Американские ученые с коллегами из Франции и Австралии вырастили из стволовых клеток ткань кишечника, имеющую нервную систему и способную к самостоятельной перистальтике.
- В Европе научились выращивать роговицу — наружную прозрачную оболочку глаза, тоже состоящую из ровных слоев клеток, но прозрачных, в отличие от кожи. Стволовые клетки берут из уцелевшей части роговицы и культивируют в лаборатории, что позволяет спасти зрение людям с тяжелыми повреждениями роговицы, например с ожогами.
- Исследователи в Германии вырастили кожу для «ребенка-бабочки» — мальчика, страдающего врожденным генетическим заболеванием, сопровождающимся отслоением кожного покрова. У него забрали часть стволовых клеток кожи, ввели в них исправленную копию гена и вырастили из них целые кожные пласты. При этом и взрослые клетки, и стволовые получились здоровыми, и больше отслоений не возникало.
- В Кембридже ученые смогли вырастить из клеток человеческой плаценты органоид, который, как и настоящая плацента, продуцирует гормоны. Предполагается, что такие исследования помогут узнать больше о взаимодействии между организмом женщины и эмбрионом, а также изучить нарушения развития плода и патологии, связанные с беременностью.
