Maleńkie ludzkie żołądki hodowane w laboratorium
Część miniaturowego żołądka wyhodowanego w laboratorium, z oznaczonymi kolorowo różnymi komórkami występującymi w normalnych ludzkich żołądkach. Autor zdjęcia: Kyle McCracken
Naukowcy z powodzeniem wyhodowali w laboratorium miniaturowe żołądki z ludzkich komórek macierzystych, prowadząc je przez wszystkie stadia rozwoju spotykane u embrionu. Fragmenty żywej tkanki, nie większe niż ziarenka sezamu, wykazują strukturę podobną do ludzkiego żołądka i potrafią nawet przechowywać bakterie jelitowe.
Dokonanie to oferuje wgląd w to, jak komórki w ludzkich embrionach przekształcają się w organy. Naukowcy mówią, że te „gastryczne organoidy” mogą także zostać wykorzystane do poznania chorób takich jak nowotwory i testowania reakcji żołądka na leki. „To niesłychanie ekscytujące”, mówi Calvin Kuo, biolog komórek macierzystych na Stanford University w Kalifornii. “Dokonać tego wszystkiego w naczyniu laboratoryjnym jest sporym technicznym osiągnięciem.”
Komórki macierzyste wykorzystane do wyhodowania mini-żołądków są pluripotencjalne lub plastyczne- w odpowiednim środowisku mogą rozwinąć się do dowolnego typu komórek. Jednak ujarzmienie ich w środowisku laboratoryjnym wymaga precyzyjnego odtworzenia kolejności i momentów, w których hormony i białka „mówią” komórkom jaką tkanką mają się stać. Fragmenty nerek, wątroby, mózgu i jelit były już wcześniej hodowane w laboratoriach z wykorzystaniem tej techniki.
Dźwignia żołądka
Kluczem do zamiany pluripotencjalnych komórek macierzystych w żołądek była ścieżka interakcji, działająca jak dźwignia pomiędzy hodowaniem tkanek w jelitach i antrum- części żołądka położonej blisko jego wylotu do jelita cienkiego.
Kiedy komórki macierzyste miały około trzech dni, naukowcy dodali do nich koktajl proteinowy (z białkiem Noggin), który zablokował tę ścieżkę i wyznaczył momenty do podania dawek kwasu retinowego (tretynoiny)- składnika witaminy A. Po dziewięciu dniach, komórki pozostawiono do wzrostu w kąpieli białkowej.
Po 34 dniach, rozwinięte organoidy mierzyły zaledwie kilka milimetrów średnicy, nie miały natomiast komórek krwi, komórek odpornościowych ani umiejętności przetwarzania jedzenia czy przechowywania żółci. Jednak ich gruczołowata struktura i każdy wskaźnik rozwoju dorównywał rozwojowi w tkankach kontrolnych, które naukowcy uzyskali od myszy. W tym sensie są „niezwykle podobne do zwykłego żołądka”, mówi kierownik badań- James Wells, biolog rozwojowy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center w Ohio.
To podobieństwo pozwoliło naukowcom na wykorzystanie maleńkich żołądków do badań ludzkich chorób poprzez wstrzyknięcie do nich Helicobacter pylori- bakterii, która atakuje antrum i może spowodować wrzody oraz nowotwór żołądka. W przeciągu 24 godzin ekipa zauważyła, że bakteria spowodowała dwukrotne przyspieszenie podziału komórek organoidu, a także aktywowała gen c-Met, który może powodować powstawanie guzów. Te efekty są także widoczne w ludzkich żołądkach zaatakowanych przez H. pylori.
Badacze twierdzą, że są w stanie wyhodować organoid żołądka zarówno z embrionicznych komórek macierzystych, jak i komórek skórnych skłonionych do pluripotencji. Jason Mills, gastropatolog z Washington University School of Medicine w St. Louis, widzi możliwość wyhodowania tysięcy takich organoidów z komórek różnych ludzi i zainfekowania ich patogenem w celu badania roli indywidualnego genotypu w rozwoju choroby.
Wells mówi, że długoterminowym celem jego ekipy jest zdobycie umiejętności wyhodowania tkanki żołądka, którą można będzie “załatać” wrzody. Wraz z kilkoma kolegami próbują dokonać tego na żołądkach myszy.
Naukowcy z powodzeniem wyhodowali w laboratorium miniaturowe żołądki z ludzkich komórek macierzystych, prowadząc je przez wszystkie stadia rozwoju spotykane u embrionu. Fragmenty żywej tkanki, nie większe niż ziarenka sezamu, wykazują strukturę podobną do ludzkiego żołądka i potrafią nawet przechowywać bakterie jelitowe.
Dokonanie to oferuje wgląd w to, jak komórki w ludzkich embrionach przekształcają się w organy. Naukowcy mówią, że te „gastryczne organoidy” mogą także zostać wykorzystane do poznania chorób takich jak nowotwory i testowania reakcji żołądka na leki. „To niesłychanie ekscytujące”, mówi Calvin Kuo, biolog komórek macierzystych na Stanford University w Kalifornii. “Dokonać tego wszystkiego w naczyniu laboratoryjnym jest sporym technicznym osiągnięciem.”
Komórki macierzyste wykorzystane do wyhodowania mini-żołądków są pluripotencjalne lub plastyczne- w odpowiednim środowisku mogą rozwinąć się do dowolnego typu komórek. Jednak ujarzmienie ich w środowisku laboratoryjnym wymaga precyzyjnego odtworzenia kolejności i momentów, w których hormony i białka „mówią” komórkom jaką tkanką mają się stać. Fragmenty nerek, wątroby, mózgu i jelit były już wcześniej hodowane w laboratoriach z wykorzystaniem tej techniki.
Dźwignia żołądka
Kluczem do zamiany pluripotencjalnych komórek macierzystych w żołądek była ścieżka interakcji, działająca jak dźwignia pomiędzy hodowaniem tkanek w jelitach i antrum- części żołądka położonej blisko jego wylotu do jelita cienkiego.
Kiedy komórki macierzyste miały około trzech dni, naukowcy dodali do nich koktajl proteinowy (z białkiem Noggin), który zablokował tę ścieżkę i wyznaczył momenty do podania dawek kwasu retinowego (tretynoiny)- składnika witaminy A. Po dziewięciu dniach, komórki pozostawiono do wzrostu w kąpieli białkowej.
Po 34 dniach, rozwinięte organoidy mierzyły zaledwie kilka milimetrów średnicy, nie miały natomiast komórek krwi, komórek odpornościowych ani umiejętności przetwarzania jedzenia czy przechowywania żółci. Jednak ich gruczołowata struktura i każdy wskaźnik rozwoju dorównywał rozwojowi w tkankach kontrolnych, które naukowcy uzyskali od myszy. W tym sensie są „niezwykle podobne do zwykłego żołądka”, mówi kierownik badań- James Wells, biolog rozwojowy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center w Ohio.
To podobieństwo pozwoliło naukowcom na wykorzystanie maleńkich żołądków do badań ludzkich chorób poprzez wstrzyknięcie do nich Helicobacter pylori- bakterii, która atakuje antrum i może spowodować wrzody oraz nowotwór żołądka. W przeciągu 24 godzin ekipa zauważyła, że bakteria spowodowała dwukrotne przyspieszenie podziału komórek organoidu, a także aktywowała gen c-Met, który może powodować powstawanie guzów. Te efekty są także widoczne w ludzkich żołądkach zaatakowanych przez H. pylori.
Badacze twierdzą, że są w stanie wyhodować organoid żołądka zarówno z embrionicznych komórek macierzystych, jak i komórek skórnych skłonionych do pluripotencji. Jason Mills, gastropatolog z Washington University School of Medicine w St. Louis, widzi możliwość wyhodowania tysięcy takich organoidów z komórek różnych ludzi i zainfekowania ich patogenem w celu badania roli indywidualnego genotypu w rozwoju choroby.
Wells mówi, że długoterminowym celem jego ekipy jest zdobycie umiejętności wyhodowania tkanki żołądka, którą można będzie “załatać” wrzody. Wraz z kilkoma kolegami próbują dokonać tego na żołądkach myszy.
Tagi: ludzki zoladek, hodowla, testy, badania, lab, laboratorium
wstecz Podziel się ze znajomymi