Биоинженеры вырастили человеческие легкие

Теперь, по словам авторов, с помощью такой методики можно будет тестировать новые методы терапии для лечения не только муковисцидоза, но и других тяжелых легочных заболеваний.

Получение искусственного легкого – цель, над которой работает множество ученых в области регенеративной медицины во всем мире. Легкие плохо приживаются при трансплантации. Считается, что эту проблему может решить как раз выращивание этих органов из собственных клеток пациента. Пока эта идея выглядит фантастически. И, действительно, выращивание полноценных работающих легких и их трансплантация станет реальностью только в далеком будущем.

Пока же ученые делают первые шаги в выращивании клеток легочной ткани или кусочков легкого. Например, в 2013 году биоинженеры из Колумбийского университета получили из фибробластов кожи человека функциональные клетки легкого и дыхательных путей. Чуть позже специалисты из Техасского университета сообщили, что им удалось вырастить человеческие легкие. Правда, пока не совсем понятно, смогут ли они нормально работать.

В своем нынешнем исследовании британские ученые использовали фибробласты пациентов с муковисцидозом. Это заболевание связано с мутацией гена CFTR, из-за которой нарушается водно-солевой баланс. Это приводит к поражению желез внешней секреции, нарушению функции органов дыхания и желудочно-кишечного тракта. Легкие и поджелудочная железа при этом заболевании заполняются слизью, мешая процессу дыхания и усвоению питательных веществ из еды.

С помощью транскрипционных факторов ученые превратили фибробласты пациентов с этим тяжелым заболеванием в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), которые обладают неограниченными способностями превращаться в практически любые клетки и ткани.

Создав определенные условия, авторы смогли наблюдать за удивительным процессом - эти клетки продолжили свое развитие и начали формировать легкое точно так же, как это происходит у эмбриона. В результате из iPSC сформировался один из отделов легкого.

С помощью флуоресцирующей метки, чувствительной к присутствию хлоридов, ученые выяснили, как этот отдел работает. Оказалось, что он успешно пропускает хлориды, что должно происходить при нормальной работе легких.

«Нам удалось добиться того, что из плюрипотентных стволовых клеток самих пациентов сформировался верхний отдел полноценного работающего легкого. Подобные органы можно использовать для изучения многих заболеваний легких, тестировать на них новые лекарства и методы терапии», - говорит ведущий автор исследования доктор Ник Хеннан (Nick Hannan).

Статья британских ученых опубликована в последнем номере журнала Stem Cells and Development.

Регенеративная медицина – наука молодая, но она быстро развивается. Биоинженеры уже научились выращивать из стволовых клеток многие органы. Пока их используют для тестирования новых препаратов и для изучения различных заболеваний. Но в будущем, вполне возможно, они смогут заменить трансплантацию донорских органов и станут «запасными частями» для лечения многих тяжелых и на данный момент неизлечимых заболеваний.

Например, биоинженерам из Массачусетского технологического института удалось вырастить работающую человеческую печень в организме мыши.

Также, ученые уже умеют выращивать из плюрипотентных стволовых клеток человека и сетчатку глаза, способную «видеть».

В 2014 году шотландские ученые впервые вырастили из клеток-фибробластов мыши работающий орган - тимус или вилочковую железу (важнейший орган иммунной системы). Когда этот тимус подсадили к животным в почку, оказалось, что он прекрасно работает и выполняет все необходимые функции.

Совсем недавно ученым из Медицинского центра детского госпиталя в Цинциннати (США) впервые удалось получить из человеческих плюрипотентных стволовых клеток миниатюрный желудок, диаметр которого составляет всего 3 мм.

Эта же группа ученых успешно получила кусочек ткани кишечника. Эту ткань впервые удалось имплантировать в почку мышей, где сформировался полноценный работающий орган.