Organoidy jelitowe wszczepione myszom to owoc pięcioletniego projektu prowadzonego przez naukowców z Cincinnati Children’s Hospital Medical Center pod kierunkiem dr Michaela Helmratha. Są to pierwsze organoidy in vivo dowolnego typu (serce, wątroba, żołądek, itp.), które zawierają funkcjonalny układ odpornościowy. Szczegóły opisano w Nature Biotechnology.
Dr Michael Helmrath mówi:
Organoid nie tylko wspiera migrujące tkanki odpornościowe – zamiast je odrzucać – ale te komórki i struktury odpornościowe przyczyniają się do poprawy rozwoju samego jelita, a konkretnie jego zdolności do rozpoznawania obcych antygenów.
Organoidy wreszcie tego dokonały
Jelita to pod wieloma względami brama łącząca świat zewnętrzny z naszymi wnętrznościami. Pomagają w trawieniu pokarmów i wchłanianiu leków, ale także wysyłają sygnały alarmowe w przypadku inwazji szkodliwych bakterii, wirusów i alergenów. Gdy nie działają prawidłowo lub nie tworzą się prawidłowo podczas rozwoju, może wystąpić wiele chorób przewodu pokarmowego, takich jak nieswoiste zapalenie jelit (IBD), eozynofilowe zapalenie przełyku (EoE) czy celiakia. Wiele chorób zakaźnych – od łagodnych do śmiertelnych – również zaczyna się w jelitach.
Czytaj też: Wszczepili to do mysich mózgów, aby zbadać jedną reakcję. Czym właściwie były te ludzkie organoidy?
Uczonym z Cincinnati Children’s Hospital Medical Center udało się stworzyć lepszy model do badania chorób przewodu pokarmowego. Stworzyli złożony organoid jelitowy “nowej generacji”, który zawiera kluczowe elementy funkcjonalnego układu odpornościowego.
Prace rozpoczęto od wyhodowania organoidów jelitowych według “receptury” opracowanej w 2011 roku przez ekspertów z Center for Stem Cell & Organoid Medicine (CuSTOM) w Cincinnati Children’s. Zespół ten jako pierwszy na świecie wyprodukował funkcjonujący organoid jelitowy z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC), czyli rodzaju komórek macierzystych wytwarzanych z dojrzałych komórek ludzkich, a nie z tkanki płodowej. Od tego czasu centrum osiągnęło kilka kamieni milowych, w tym wyprodukowało pierwsze na świecie organoidy przełyku i żołądka.
Po 28 dniach wzrostu w naczyniu, organoidy urosły do rozmiaru kilku milimetrów. Wtedy to nastąpił kluczowy krok eksperymentu: przeszczepienie organoidów do myszy poddanej immunosupresji, aby uniknąć odrzucenia ludzkiej tkanki. Naukowcy wykorzystali zmodyfikowane myszy ze stłumionym ich własnym układem odpornościowym, co umożliwiło na funkcjonowanie przeszczepionych ludzkich komórek odpornościowych. Wiele ośrodków badawczych na całym świecie wykorzystuje tę metodę.
Ludzkie organoidy jelitowe umieszczono w organizmie myszy, tuż pod błoną otaczającą ich nerki. Tam urosły ponad 1000-krotnie, osiągając rozmiar ok. 1 cm. W 12, 16 i 20 tygodniu uczeni pobrali próbki organoidów, aby przeanalizować rodzaje komórek, które zawierały. Wykazano w nich obecność wielu rodzajów ludzkich komórek odpornościowych, które migrowały z humanizowanych myszy, m.in. komórki CD45+ i ważne formacje komórkowe tworzące całość tkanki limfatycznej występującej w obrębie przewodu pokarmowego (GALT).
Czytaj też: Organoidy, jakich jeszcze nie było. Wyhodowali w laboratorium oczy
Dr Michael Helmrath wyjaśnia:
Widzieliśmy, że komórki odpornościowe z humanizowanej myszy migrowały do organoidu. Widzieliśmy te same typy komórek, podążające za tymi samymi sekwencjami rozwoju, które widzimy w rozwoju człowieka.
Co ważne, funkcjonalne komórki M, czyli kluczowy rodzaj komórek cechujących funkcjonujący układ odpornościowy, były produkowane tylko wtedy, gdy humanizowane tkanki wystawiono na działanie specyficznych antygenów bakteryjnych, m.in. E.coli.
Póki co, za wcześnie, by marzyć o hodowli tkanek do przeszczepów u osób z chorobami jelit. W pierwszej kolejności organoidy jelitowe będą służyć jako platforma testowa do rozszyfrowania mechanizmów związanych z rozwojem chorób wywołanych przez układ odpornościowy.