Eksperyment może położyć podwaliny pod przyszłe leczenie przeciw terminalnej niewydolności wątroby, która w samych Stanach Zjednoczonych zabija rocznie ponad 40 000 osób. Mimo że wciąż jest wiele do zrobienia, zanim technika bezpośrednio pomoże chorym ludziom, autorzy badania twierdzą, że wyniki to dowód na słuszność koncepcji – hodowania organów do przeszczepu w laboratoriach.
– Długofalowym celem jest stworzenie narządów, które mogą zastąpić dawstwo narządów, ale w niedalekiej przyszłości postrzegam to jako pomost do przeszczepu – wyjaśnia patolog Alejandro Soto-Gutiérrez z University of Pittsburgh.
Jako przykład podaje pacjentów, których stan nie wymaga jeszcze całkowitego przeszczepu, ale u których niezbędne jest wsparcie funkcjonowania wątroby. Takim wsparcie mogłyby być wyhodowane w laboratorium cząstkowe narządy.
Aby wyhodować ludzkie mini-wątroby, naukowcy pobrali ludzkie komórki skóry od ochotników i przywrócili je do stanu komórek macierzystych przez wymuszenie ekspresji odpowiednich genów w tych komórkach. Tak powstały indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste, z których można uzyskać inne rodzaje komórek.
Następnie naukowcy indukowali różnicowanie w komórkach za pomocą hormonów i innych substancji, co skłoniło je do przekształcenia się w komórki wątroby.
Podczas gdy zwykle wątroba człowieka dojrzewa w ciągu dwóch lat od momentu narodzin, naukowcy byli w stanie wyhodować swoje miniaturowe odpowiedniki w ciągu zaledwie kilku tygodni. Komórki wątroby umieścili na „rusztowaniu” wątroby szczura, z której wcześniej usunięto szczurze komórki.
Naukowcy wykorzystali ludzkie komórki macierzyste do wypełnienia tkanki funkcjonalnej wątroby szczura, wraz z jej układem naczyniowym i siecią przewodów żółciowych.
Nie bez wad
Wyhodowane w laboratorium narządy przeszczepiono pięciu szczurom. Po czterech dniach zwierzęta uśpiono i poddano sekcjom, aby sprawdzić, czy ludzka mini-wątroba się przyjęła.
Testy wykazały, że bioinżynieryjne wątroby wydzielały kwasy żółciowe i mocznik, a białka wątroby ludzkiej we krwi zwierząt były kolejnym znakiem działania narządów.
Niestety przeszczepy nie działały idealnie. Dowody słabego dopływu krwi do przeszczepu, oprócz zakrzepicy i niedokrwienia, wskazują, że nadal istnieją poważne trudności w prawidłowym połączeniu takich przeszczepów z siecią naczyniową zwierzęcia.
Mimo ogromu pracy, jaki wciąż czeka badaczy, eksperyment może zbliżyć nas do zastosowania tych samych technik z korzyścią dla pacjentów oczekujących na przeszczep wątroby.
Naukowcy sugerują, że na wielki przełom będziemy musieli poczekać wiele lat, ale obecne odkrycie daje inne nowe możliwości medycynie. Wyhodowane w laboratorium narządy mogą być używane do symulowania chorób bądź testowania leków i kontrolowania, w jaki sposób wpływają one na poszczególne tkanki.
– Uważam, że to bardzo ważny krok, ponieważ wiemy, że z jednej komórki skóry możemy stworzyć cały narząd, który będzie funkcjonalny – podkreśla Ino Soto-Gutiérrez.
Wyniki badań zaprezentowano na łamach Cell Reports.