Kuman hati yang ditanam di makmal telah berubah menjadi organ berfungsi dalam badan tikus • Yuliya Kondratenko • Berita sains mengenai "Unsur" • Bioteknologi

Kuman hati yang ditanam di makmal telah menjadi organ berfungsi dalam tetikus

Rajah. 1. Skim eksperimen. Sel-sel endoderm hati (iPSC-HE, sel endoderm hati – prekursor sel hati matang) diperoleh daripada sel-sel iPS manusia (iPSC). Sel-sel ini dibiakkan pada hidangan Petri bersama-sama dengan sel mesenchymal (MSC) dan sel-sel endothelial vaskular (HUVEC). Selepas pembentukan tulang rusuk hati yang padat, ia dipindahkan ke tikus immunodeficient dan fungsi rasuah diperiksa. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Penyelidik Jepun berjaya mencipta pemindahan hati menggunakan kaedah yang tidak biasa: mereka tidak tumbuh organ buatan di luar tubuh secara keseluruhan, dan di makmal mereka hanya menerima kuman embrio. Dua hari selepas implantasi seperti rudiment hati ke dalam badan haiwan eksperimen, transplantasi itu berkembang ke saluran darah tuan rumah dan mula berfungsi dan berkembang. Apabila secara buatan bermula hepatitis, rasuah membantu haiwan eksperimen untuk bertahan dengan mengambil alih fungsi hati.

Pengeluaran organ buatan daripada sel pluripoten yang diinduksi adalah bidang penyelidikan yang cepat berkembang sebelum mata kita.Beberapa ketika dahulu di "Elemen" kita bercakap mengenai penciptaan tulang tiruan (lihat: Grafts tulang boleh diperolehi daripada sel-sel manusia yang telah diprogram semula, 07/11/2013); untuk ini, sel-sel – prekursor tisu tulang ditanam secara khusus, diperolehi dari tulang anak lembu selepas penyingkiran sel-selnya. Dan baru-baru ini dalam majalah Komunikasi alam semula jadi satu artikel muncul mengenai mendapatkan jantung buatan, sebenarnya, dengan cara yang sama – dengan memupuk sel-sel manusia pada kerangka yang diperoleh dari jantung tikus, dari mana semua sel tikus telah dihapuskan (lihat: Tung-Ying Lu et al., 2013. Repopulation of decellularized sel tikus dengan sel induk kardiovaskular sel induk pluripotent yang disebabkan oleh manusia).

Di samping itu, satu alternatif yang menarik ditemui untuk kaedah organ-organ buatan yang tumbuh di luar badan penerima: ternyata di makmal itu cukup untuk mendapatkan hanya kuman organ masa depan yang, apabila ditanamkan ke dalam organisma pemilik masa depan, akan berkembang menjadi organ lengkap dengan ciri-ciri yang diperlukan. Keberkesanan pendekatan semacam itu ditunjukkan oleh sekelompok penyelidik Jepun, yang memperoleh pemindahan hati manusia dari kuman embrio seperti kuman kecil yang ditanam di makmal.

Dasar-dasar yang sedemikian disusun secara incomparably lebih mudah daripada organ-organ matang, oleh itu, untuk penanaman mereka, bioreaktor kompleks dan asas struktur bentuk anatomi tidak diperlukan. Untuk mendapatkan kuman hati, hanya perlu mempunyai beberapa jenis sel: sel vaskular, sel stem mesenchymal, dan sel endoderm hati, sepadan dengan sel-sel kuman embrio yang melambangkannya, membentuk hati pada masa depan. Sel-sel yang terakhir diperoleh daripada sel-sel manusia pluripoten yang diinduksi, mula-mula mengubahnya menjadi sel endoderm (sel-sel usus utama embrio), dan kemudian ke sel-sel endoderm hati, di mana beberapa gen ciri sel-sel hati matang sudah berfungsi (Rajah 1). Dengan nisbah kuantitatif yang betul dalam jenis sel ini, serta penanaman mereka pada substrat yang sesuai, keadaan dicipta yang menyerupai di mana kuman hati embrio terbentuk. Pada masa yang sama, sel-sel yang tumbuh pada pinggan Petri konvensional membentuk struktur padat yang boleh dipindahkan ke organisma penerima (lihat Rajah 2, Gambarajah 3, dan juga video).

Rajah. 2 Pembentukan kekacauan hati padat dengan penanaman bersama sel mesenchymal, sel endothelial vaskular dan sel endoderm hati pada hidangan Petri. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Dasar-dasar hati ditanamkan ke dalam mesentery haiwan eksperimen atau ke kepalanya. Kelebihan yang terakhir, kaedah yang seolah-olah pelik adalah keupayaan untuk memantau perkembangan rasuah semasa hayat tetikus. Dalam kes ini, tetingkap kecil dipotong ke dalam tengkorak binatang di mana kuman hati ditanamkan, dan pembukaan ditutup dari atas dengan kaca nipis. Oleh itu, tindak balas hati yang berkembang dapat dilihat melalui kaca, dan tidak perlu membunuh binatang itu dan membuang rasuah untuk mempelajari perkembangannya.

Rajah. 3 Kuman hati padat dibentuk hanya apabila sel ditanam pada substrat yang sesuai (melukis di sebelah kanan). LAM – laminin, COL – kolagen IV, ENT – entaktin. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Dua hari selepas operasi, kapal-kapal tetikus dengan kuman hati dipindahkan berkembang bersama-sama dengan kapal-kapal rasuah, dan pada hari ketiga aliran darah yang normal telah ditubuhkan. Pada masa yang sama, sel-sel kuman hati yang ditanam didarabkan, dan rangkaian salurannya berkembang dan menjadi lebih kompleks (Rajah 4). Untuk menilai kematangan sel-sel rasuah dalam darah haiwan eksperimen, tahap albumin serum manusia diukur (lihat albumin serum manusia).Protein ini disintesis oleh sel-sel hati, dan pengukuran kuantitinya membolehkan untuk menilai fungsi hati. Album serum manusia muncul dalam darah haiwan eksperimen sepuluh hari selepas pemindahan, dan kemudian kuantitinya terus meningkat, menunjukkan bahawa kuman ditanam sel hati manusia matang. Juga, dengan menganalisis tahap aktiviti pelbagai gen, ia telah mendedahkan bahawa dua bulan selepas pemindahan, bahagian utama sel-sel kuman hati yang ditanam menjadi sel yang matang.

Rajah. 4 Pembangunan rangkaian vaskular dalam kuman hati manusia yang dipindahkan ke haiwan eksperimen. Hijau menunjukkan sel vaskular, merah – sel stem mesenchymal dari mana pericytes terbentuk (sel diperlukan untuk mengekalkan kestabilan rangkaian vaskular). Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Menariknya, hati tetikus yang ditanam, berasal dari sel manusia, terus berfungsi dengan cara manusia. Sebagai tambahan kepada pengeluaran aktif serum albumin manusia yang disebut di atas, ia melaksanakan fungsi-fungsi lain "manusia".

Salah satu tugas penting hati ialah peneutralan pelbagai bahan asing untuk tubuh dengan mengubahnya menjadi sebatian lain yang kurang toksik dan lebih mudah dikeluarkan dari tubuh. Hati dan dadah, yang juga asing kepada badan, dimusnahkan di dalam hati. Laluan transformasi seperti bahan yang sama mungkin berbeza dalam organisma yang berlainan. Khususnya, ubat tertentu diketahui – ketoprofen dan debrisoquine (Debrisoquine) – yang ditukar dengan cara yang berbeza dalam hati manusia dan dalam hati tikus.

Transplantasi hati manusia yang diperoleh dari sel-sel manusia mengubah ketoprofen dan debrisokvin dengan cara manusia tetapi tidak dalam tikus. Oleh itu, tikus dengan transplantasi sedemikian boleh digunakan sebagai model untuk mengkaji metabolisme manusia.

Untuk menguji kualiti graf hati yang diperolehi oleh kaedah ini, garis tikus khas digunakan di mana ia mungkin untuk mendorong hepatitis apabila ia mentadbir sedikit toksin tohdi kecil. Seminggu selepas implantasi primordium hati manusia, penyakit hati haiwan itu bermula, dan kelangsungan hidup haiwan yang menjalani operasi sedemikian,ketara melepasi survival haiwan di mana rasuah tidak ditanam. Oleh itu, ia telah menunjukkan bahawa tunas hati yang implan sudah seminggu selepas pemindahan dapat berfungsi dengan berkesan.

Hasil kerja yang penting boleh dianggap demonstrasi peranan utama persekitaran selular di mana pucuk organ masa depan terbentuk, untuk berfungsi seterusnya. Oleh itu, dari sel pluripoten, adalah mungkin untuk membesar sel-sel hati secara berasingan dan memindahkannya ke dalam haiwan eksperimen, namun sel-sel tersebut akan berfungsi dengan lebih cekap daripada sel-sel yang mula-mula berkembang dalam lingkungan sel mesenchymal dan vaskular dan dipindahkan ke dalam badan dalam bentuk hati masa depan.

Penulis karya itu berjaya memperoleh asas asas hati manusia yang berfungsi, yang dapat terus berkembang ketika dipindahkan ke tubuh penerima. Dasar-dasar telah diperoleh dengan mencipta sel-sel endoderm hati suatu persekitaran selular yang mirip dengan embrio, dan ternyata bahawa isyarat yang dihantar oleh sel masing-masing sudah cukup untuk membentuk kuman hati tetap, walaupun sel-sel ditanam hanya pada permukaan rata.

Ini bermakna apabila mendapatkan organ tiruan, sangat penting untuk memilih komposisi awal sel-sel: bukan sahaja sel-sel yang akan menjadi sel kerja utama organ masa depan, tetapi juga sel-sel yang akan menghantar mereka isyarat yang diperlukan untuk pembangunan yang sepatutnya. Komposisi kuantitatif dan substrat di mana sel-sel berkembang juga penting untuk pembentukan organ putik. Jika keadaan pembentukan kuman cukup menyerupai keadaan semulajadi di mana organ ini terbentuk dalam embrio manusia, maka kuman yang dihasilkan lebih cenderung berkembang dengan cara yang optimum, dan organ tersebut dapat sepenuhnya terbentuk dalam tubuh penerima. Apabila organ-organ tiruan diperolehi dengan kaedah ini, tidak ada keperluan untuk bioreaktor kompleks bentuk anatomi, serta mencari cara untuk mengatur struktur dalaman organ yang betul, kerana ia akan terbentuk terutamanya dalam badan penerima, menyesuaikan diri dengannya. Kejayaan pengkaji Jepun membolehkan kami berharap untuk keberkesanan pendekatan menarik ini untuk mendapatkan graf.

Sumber: Takanori Takebe, Keisuke Sekine, Masahiro Enomura, Hiroyuki Koike, Masaki Kimura, Takunori Ogaeri; Ran-Ran Zhang; Yasuharu Ueno; Pemindahan organ organ yang berasal dari IPSC // Vascularized dan fungsi hati manusia Alam. Diterbitkan dalam talian 4 Julai 2013. Doi: 10.1038 / nature12271.

Yulia Kondratenko


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: