Органоиды представляют собой созданные из стволовых клеток миниатюрные копии различных тканей и органов, которые по всем функциям и принципам работы аналогичны живым органам.
Идеальные модели для изучения, тестирования и пересадки
Разработку новых вакцин, лекарственных препаратов и методов лечения значительно осложняют многоступенчатые процессы исследований. Путь препарата от лабораторного открытия под микроскопом до прилавков аптек может занимать годы и даже десятилетия.Органоиды способны значительно ускорить:
- фундаментальные биологические исследования
- разработку и тестирование лекарств
- клинические испытания на животных
Кроме того, они способны значительно продвинуть трансплантологию и хирургию, так как по принципу органоидов можно будет вырастить новые ткани и органы на замену поврежденным.
Вот почему ученые во всем мире сейчас активно экспериментируют с созданием этих структур. Однако до сих пор на этом пути существует несколько принципиальных сложностей. Так, например, не удается полностью контролировать процесс развития стволовых клеток в новые структуры, что вызывает недолговечность выращенных моделей и разнообразные физиологические расхождения с оригиналом.
Уникальные свойства самоорганизации стволовых клеток, обнаруженные биоинженерами из Лозанны.
Группа ученых из лаборатории биоинженерии стволовых клеток Института в Лозанне (Швейцария) смогла значительно продвинуть современные технологии создания органоидов. Исследователи создали миниатюрную модель кишечника, которая анатомически и функционально близка к живому органу куда точнее, чем все другие модели тканей и органов, выращенные в других лабораториях. Результаты их работы опубликованы в новом выпуске издания «Nature».
Ученые отталкивались от способности стволовых клеток к самоорганизации и росту на заданном каркасе. При помощи лазера и смеси сшитых белков исследователи создали внутри гидрогеля аналогичный кишечному трубчатый каркас. Затем они засеяли эту конструкцию стволовыми клетками, и те, вызвав удивление ученых, сформировали абсолютно все функциональные кишечные структуры. Из этого исследователи сделали вывод о том, что геометрия и полости заданной структуры определили поведение стволовых клеток, и они не просто адаптировались к форме каркаса, а воспроизвели все типы ключевых клеток настоящего кишечника, причем некоторые из них до сих пор вообще не удавалось воспроизвести в органоидах.
В итоге получившаяся миниатюрная модель кишечника обладала всеми его физиологическими характеристиками, например, была способна аналогичным образом регенерировать после повреждения тканей. Этот органоид можно использовать для моделирования и изучения разнообразных воспалительных процессов, для оценки взаимодействия тканей с микробами, что ранее не удавалось сделать на других произведениях тканевой инженерии.
Будущее органоидов нового поколения
Эта разработка открывает новые возможности в мире тканевой инженерии, так как созданный в Лозанне способ запустить самоорганизацию стволовых клеток на заданном каркасе можно применять для создания моделей органов и тканей нового поколения, которые еще больше физиологически приблизятся к своим прототипам. А значит, медицина откроет новую страницу в изучении заболеваний, создании лекарств, методах диагностики и, в перспективе, в трансплантологии и регенеративной медицине.Текст: Юлия ДОЛЖЕНКОВА.
