Вчені виростили іннервовані тканини кишківника

Тканини кишечника в чашці Петрі.

Вчені Медичного центру дитячої лікарні Цинциннаті (Cincinnati Children's Hospital Medical Center) виростили тканини кишечника з діючими нервами і благополучно імплантували їх лабораторним тваринам. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Medicine.

Дослідники відтворили людські тканини за допомогою плюрипотентних стовбурових клітин - незрілих недифференційованих клітин, які можуть перетворюватися на клітини будь-яких органів. «Одного разу ця технологія дозволить нам виростити частину здорового кишечника для пересадки пацієнту, але те, що ми вже зараз можемо використовувати її в ході експериментів і для відповідей на безліч питань, принесе здоров'ю людей велику користь», - говорить один з авторів роботи Майкл Хелмрат (Michael Helmrath).

Завдяки новим методам, вчені зможуть вивчати розлади кишківника на прикладі функціональної тканини і перевіряти дію ліків на штучному органі до того, як почнуть клінічні дослідження на людях. «Багато пероральних лікарських засобів викликають діарею і коліки і порушують перистальтику кишечника, - пояснює один з керівників дослідження, професор Джим Веллс (Jim Wells). - Першочергова мета цієї технології, яка допоможе величезній кількості людей - перший етап скринінгу нових ліків, який дозволить виявити нецільову токсичність і запобігти побічним реакціям кишечника».

У 2010 році Веллс і його наукова група виростили в лабораторії перше покоління тривимірних тканин кишечника і опублікували результати в журналі Nature. Цього разу вчені використовували схожі методи. Вони помістили плюрипотентні стовбурові клітини людини в чашку Петрі, де під впливом спеціального розчину ті почали формувати тканину кишечника. Шість років тому вчені колеги отримали тканину без нервової системи - а між тим, саме вона відповідає за просування по травному тракту і засвоєння поживних речовин. Якщо нерви не працюють як слід, м'язи кишечника не можуть нормально скорочуватися. В результаті виникають болі, діарея, запори, і в особливо важких випадках - функціональна блокада, яка вимагає хірургічного втручання.

Щоб створити нервову систему, вчені помістили в іншу чашку Петрі клітини нервового гребеня, які сформували попередники нервів. Найскладнішим завданням було визначити, як і коли включити клітини нервового гребеня в кишечник, що розвивається. "Ми випробували кілька різних підходів, більшість з яких ґрунтувалися на гіпотезі про те, що якщо в чашці Петрі змішати правильні клітини в потрібний час, вони розберуться, що робити далі. Це була авантюра, але вона спрацювала ", - говорить Веллс. Вдала суміш змусила попередники нервових клітин і тканини зростися - приблизно так само, як це відбувається в кишечнику ембріона.

Щоб перевірити, наскільки успішно нові тканини будуть рости і функціонувати, їх пересадили лабораторної миші. Експерименти показали, що новий кишечник дійсно працює і більше того - його будова сильно нагадує людський. Тканини активно росли, засвоювали поживні речовини і демонстрували перистальтику - хвилеподібне скорочення м'язів, яке просуває їжу в шлунково-кишковому тракті. За допомогою свого нового дітища наукова група вивчила розвиток рідкісної форми хвороби Гіршпрунга - аномалії, при якій в кишечнику не формується нервова система, а перероблена їжа накопичується. Відомо, що важка форма захворювання викликана мутацією в гені PHOX2B. Тести в чашці Петрі і на мишах показали, що мутації цієї ділянки геному викликають шкідливі зміни іннервованих тканин.

Дослідники вважають, що штучно вирощений кишківник відкриє перед вченими нові можливості. Він дозволить вивчати здорове харчування, цукровий діабет, складні захворювання ЖКТ, а також зміни біохімії, викликані шунтуванням шлунка.