Jaterní „pupeny“ - malé hrudky funkční trojrozměrné lidské tkáně jater - byly pěstovány ze směsi kmenových buněk. Foto: Takanori Takebe
Pokud trpíte selháním jater a potřebujete transplantaci, šance jsou bezútěšné. Akutní selhání jater může způsobit smrt během několika měsíců nebo týdnů od okamžiku, kdy se poprvé objeví příznaky, a šance na transplantaci jater jsou malé - v USA v současné době čeká na játra téměř 17 000 lidí a průměrná doba čekání se může přiblížit rok na délku.
To je důvod, proč se vědci snaží přijít na alternativní způsoby generování náhradních jater, většinou manipulací vyvolaných kmenových buněk za účelem vývoje jaterní tkáně. Nedávno tým vědců z Japonska učinil obrovský krok vpřed k tomuto cíli a pomocí kmenových buněk pěstoval malé, základní hrudky jater, které fungovaly efektivně, když byly implantovány do myší, produkovaly proteiny a filtrovaly chemikálie jako normální játra.
Skupina předložila předběžné zprávy o jejich úspěchu v loňském roce na výročním zasedání Mezinárodní společnosti pro výzkum kmenových buněk, ale všechny podrobnosti prozradila až dnes ve studii zveřejněné v časopisu Nature . I když není jisté, že jejich metoda někdy povede k náhradě jater - ai když ano, bude to roky, než bude prokázáno, že je pro člověka bezpečná a účinná - úspěch představuje první funkční lidský orgán, byť malý měřítko, které bylo pěstováno výhradně z kmenových buněk.
Vědci, vedeni Takanori Takebe z Yokohama City University, pracovali s indukovanými pluripotentními kmenovými buňkami, které jsou jako embryonální kmenové buňky v tom, že jsou schopny se vyvinout v jakýkoli možný typ lidské tkáně, ale jsou produkovány manipulací s normálními dospělými somatickými buňkami. . Kvůli etickým obavám spojeným s odběrem kmenových buněk z lidských embryí - spolu se skutečností, že v USA existují četná zákonná omezení proti tomu - většina vědců v oboru nyní používá tyto druhy kmenových buněk místo toho.
Vědci začali používat konkrétní chemické signály k tomu, aby se tyto kmenové buňky, které rostly v Petriho misce, přiměly vyvinout v zobecněné jaterní buňky známé jako hepatocyty, jak bylo provedeno v jejich předchozím výzkumu. Jejich skutečným trikem však bylo to, co se stalo dál. Aby napodobily vývoj jaterní tkáně u normálních lidských embryí, smísily se ve dvou dalších typech buněk: endoteliální buňky (které lemují vnitřní část krevních cév) a mezenchymální kmenové buňky (které se mohou vyvinout v tuk, chrupavku nebo kost).
Všechny tyto buňky byly umístěny do dvourozměrného uspořádání v Petriho miskách, ale během následujících dvou dnů se samy uspořádaly do trojrozměrných jaterních pupenů, které byly zhruba pět milimetrů dlouhé a připomínaly časnou fázi vývoje jater. u zdravých lidských embryí, zhruba pět týdnů po oplodnění. Pod mikroskopem bylo prokázáno, že pupeny mají stejnou organizační směs hepatocytů a krevních cév normálně přítomných v tkáni jater.
Tým údajně vyzkoušel stovky různých kombinací typů buněk přidaných v různých stádiích a v různých množstvích, než dospěl k přesnému koktejlu, který vedl k růstu jaterních pupenů, což je proces, který trval déle než rok. Vydali video s časovým odstupem, které ukazuje úspěšnou buněčnou směs, která spontánně absorbuje živiny a roste v jaterní pupen (speciálně obarvená verze je zobrazena vlevo):
Tyto jaterní pupeny testovali tak, že je implantovali do myší, buď do břišních dutin nebo do lebek. Řada testů ukázala, že tyto základní játra byla schopna plnit všechny stejné funkce jako zralé lidské játra - produkovat stejné proteiny, filtrovat všechny stejné látky a zásadně metabolizovat konkrétní chemikálie, které lidská jaterní tkáň normálně zvládne, ale myš jaterní tkáň nemůže.
Než bude možné tento druh procesu použít k výrobě náhradní jaterní tkáně pro člověka, stále je zapotřebí obrovské množství výzkumu - Takebe hádá, že to bude zhruba deset let, než budou první lidské klinické zkoušky schopny začít. Pro vědce jsou v dalších krocích vytvářeny pupeny jater, které se podobají normální tkáni jater ještě těsněji (doplněné žlučovody a jinými strukturami) a produkují větší počet pupenů, protože odhadují, že by bylo třeba někde v řádu desítek tisíc pěstovat jednu játra, největší vnitřní orgán lidského těla.
Snad nejzajímavějším aspektem tohoto výzkumu je však jeho potenciální univerzálnost: Vědci spekulují, že tento způsob by mohl být někdy použit k růstu všech druhů orgánových tkání, včetně pankreatu a ledvin. V krátkodobém horizontu by tato technika mohla mít také inovativní aplikace - například pro testování toxicity vyvíjených léků mohou být použity pouze jaterní pupeny, protože vnitřní struktury celého orgánu nejsou nutné k určení, které chemikálie nelze rozbít. dole v těle.
