Биоинженерам из Питтсбурского университета (США) впервые удалось вырастить в лаборатории из человеческих плюрипотентных стволовых клеток кусочек поджелудочной железы с сетью кровеносных сосудов.
По словам авторов, в будущем такие конструкции можно будет пересаживать больным сахарным диабетом 1 типа, чтобы избавить их от постоянных инъекций инсулина и контроля уровня сахара в крови.
Самым основным достижением своей работы авторы считают создание сети кровеносных сосудов, оплетающих клетки поджелудочной железы. Но и выращивание самих клеток поджелудочной железы - так называемых бета-клеток островков Лангерганса – само по себе интересно и заслуживает внимания.
Поджелудочная железа человека состоит из крошечных скоплений бета-клеток – они образуют островки Лангерганса. Они были обнаружены еще в 1869 ученым Паулом Лангергансом, в честь которого и были названы. Клетки островков составляют примерно 2% от массы органа. Всего в паренхиме насчитываются сотни тысяч островков, каждый из которых содержит примерно 200 бета-клеток. Основная функция бета-клеток – производство инсулина - гормона, который контролирует уровень сахара в крови. Одна бета-клетка здорового человека работает с невероятной скоростью и производит примерно миллион молекул инсулина в минуту.
При сахарном диабете 1 типа иммунная система по ошибке начинает атаковать и уничтожать свои собственные клетки – мишенью оказываются как раз бета-клетки поджелудочной железы. В результате они перестают производить инсулин. Поэтому больные должны ежедневно принимать этот гормон, чтобы поддерживать уровень сахара в крови. Слишком высокий уровень сахара также очень опасен - это может приводить к гипергликемии, диабетическому кетоацидозу. Поэтому пациенты вынуждены самостоятельно контролировать и регулировать уровень сахара в крови на протяжении всей своей жизни.
Но поиски методов лечения сахарного диабета продолжаются. Одно из направлений здесь – выращивание из стволовых клеток самого пациента бета-клеток островков Лангеранса, а затем их имплантация в организм.
Такие эксперименты проводятся. Но сложность заключается в том, что бета-клетки плохо приживаются при трансплантации. Все дело в том, что для своей жизни им необходимо большое количество кислорода. Поэтому при пересадке их нужно как можно скорее «подключить» к сосудам организма-реципиента, иначе они просто погибают.
Единственный способ решить проблему, как говорят авторы, это вырастить клетки, уже оплетенные сосудами, до трансплантации. И пересадить в организм уже такой готовый конструкт.
Решить эту задачу авторам нынешнего исследования удалось.
Для этого они использовали особенный гидрогель, в который помещали стволовые клетки, из которых в пространстве 3Д уже и выращивали бета-клетки островков Лангерганса, оплетенные сосудами.
«В своем исследовании мы использовали особый гидрогель – это новая разработка. В него мы помещали плюрипотентные клетки. И их превращали уже во взрослые зрелые специализированные клетки. Все это происходило не в двухмерном пространстве, как это обычно делают в экспериментах в чашках Петри, а в трехмерном – точно так же, как этот процесс идет в организме, когда формируется поджелудочная железа», - говорит ведущий автор исследования Ипсита Банерджи (Ipsita Banerjee).
Причем, добавляет она, такой способ выращивания кровеносных сосудов (или васкуляризация) до имплантации может применяться не только для поджелудочной железы. Но и для любых других органоидов, которые экспериментально выращиваются в лаборатории. Это очень важно, ведь проблема васкуляризации одна из самых сложных в регенеративной медицине.
