Биоинженеры под руководством специалистов из Института Солка (США) разработали новый метод, который в будущем, вполне возможно, приведет к возможности выращивания в лаборатории полностью функциональных почек, пригодных для трансплантации.
Авторы разработали методику, с помощью которой клетки-предшественники нефронов (структурной единицы почки) можно сохранять в таком состоянии длительное время, а затем с помощью определенных транскрипционных факторов запускать процесс их превращения в органоиды – практически настоящие почки.
Добавим, что предшественников почечных клеток у взрослых людей нет, они существуют лишь короткий промежуток времени у эмбриона в самом начале развития.
Как говорят ученые, предыдущие попытки поддержать в культуре предшественники нефронов в жизнеспособном состоянии оказывались неудачными – они или просто погибали, или теряли свою способность превращения в нефроны.
Эту проблему авторы нынешнего исследования решили следующим образом.
Они выделили предшественники нефронов из мышиных эмбрионов. А затем поместили их не в плоскую чашку Петри, а в среду, где они могли существовать в трехмерном пространстве. Затем в эту среду они добавили несколько сигнальных молекул. В итоге в таких условиях клетки-предшественники могли сохранять свои свойства на протяжении более 15-ти месяцев.
Когда же биоинженеры добавили в раствор определенные транскрипционные факторы, то клетки-предшественники превратились в функциональные нефроны.
В следующей стадии эксперимента ученые использовали уже человеческие эмбриональные клетки-предшественники нефронов. И здесь удалось добиться таких же результатов, как и с мышиными клетками.
Рис.1 Клетки-предшественники нефронов в культуре
В будущем авторы планируют научиться сохранять в культуре, а потом выращивать и полноценные функциональные клетки из предшественников не только нефронов, но и других клеток, из которых состоит почка. Тогда можно будет говорить о выращивании настоящего органа.
«Существует несколько типов клеток-предшественников, из которых формируется целый орган – почка. Если мы научимся из всех типов предшественников выращивать нужные клетки – это путь к созданию функциональной почки, которая может использоваться для пересадки», - говорит один из авторов исследования доцент Тошуказу Араока (Toshikazu Araoka).
О своем достижении авторы сообщают в свежем выпуске журнала Cell Stem Cell.
Стоит добавить, что проблема трансплантации почек стоит очень остро – донорских органов не хватает. Поэтому ученые стремятся к созданию методик, с помощью которых можно выращивать органы в лаборатории.
В 2015 году уже были успешные попытки создания почечных органоидов из индуцированных плюрипотентных человеческих клеток. В эксперименте эти органоиды даже имплантировали животным, где они прижились и заработали.
Но дело в том, что в плюрипотентных клетках всегда скрывается серьезная опасность: поскольку они имеют большой потенциал превращения в разные типы клеток, можно потерять над ними контроль, когда они смогут превратиться в раковые клетки. И это одна из причин, которая тормозит применение индуцированных плюрипотентных клеток в клинической практике.
Поэтому, способ, предложенный учеными из Института Солка, когда используются предшественники клеток почек, а не плюрипотентные стволовые клетки, выглядит более безопасным.
