Organoidi kao budućnost proučavanja bolesti: Jetra stvorena od matičnih stanica

Iako je riječ o sustavu s mnogo nesavršenosti, koji je još uvijek na samom početku proučavanja i koji je još uvijek daleko od provedive kliničke primjene, on zaista mnogo obećava kada su u pitanju buduća istraživanja velikog broja bolesti.

AUTOR: National Geographic
OBJAVLJENO: 10.08.19 u 14:38
http://bit.ly/2YYOpUg
Znanstvenici su uspješno napravili jetru od ljudskih stanica, stvorivši dosad najsloženiji organ te vrste uzgojen u laboratoriju. Ova umjetna jetra izgleda skoro kao ljudska. Kako stoji u izvješću za časopis Cell Metabolism, tim ju je napravio iz vrlo specifičnog razloga – htjeli su je zaraziti bolešću.

Porastom stopa pretilosti, povećava se i stopa oboljelih od nealkoholne masne bolesti jetre, gdje se masti nakupljaju u stanicama jetre i na kraju mogu dovesti do zatajenja ovog organa. Trenutno, samo u SAD-u između 80 i 100 milijuna ljudi ima problem s ovom bolešću, a i dalje je nepoznato kako ona funkcionira.

Iako su životinje bile jako bitan faktor u našem razumijevanju genetike koja je osnova brojnim oboljenjima, velika je razlika između biologije miševa i ljudi. Najnovije istraživanje pokazalo je da laboratorijski uzgojene jetre mogu biti značajne u proučavanju bolesti tijekom njihovog razvoja, testiranju metoda liječenja i boljem razumijevanju funkcija i disfunkcija jetre, piše National Geogaphic.

"Ovo je zaista pametan način stvaranja funkcionalnog tkiva za proučavanje bolesti ljudske jetre", kaže Joe Segal, znanstvenik sa Sveučilišta Kalifornija koji nije sudjelovao u istraživanju.

"Mislim da je ovo budućnost proučavanja jetre – mogućnost da sintetiziramo i proizvedemo ljudske jetre te da slobodno manipuliramo njihovom genetskom strukturom i induciramo bolesti s ciljem proučavanja", kaže glavni autor istraživanja Alejandro Soto-Gutierrez sa Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Pittsburghu.

Organoidi postaju sve zastupljeniji, znanstvenici uzgajaju minijaturne verzije mozga, želuca, jednjaka i drugih organa. Većina njih zaista je jako mala, sačinjena od nakupina stanica veličine svega par milimetara ili stotina mikrona. Iako su organoidi doveli do revolucije u biološkim i medicinskim istraživanjima, poprilično su ograničeni u onome što mogu učiniti jer oponašaju rad ljudskih organa na krajnje pojednostavljen način.

U najnovijem istraživanju na minijaturnoj jetri, znanstvenici su se nadali da će uspjeti simulirati organ na složeniji način i napravili su jetru veličine između 5 i 8 centimetara. Da bi to postigli, Soto-Guiterez i njegov tim prikupili su stanice ljudske kože i uspjeli pomoću malih količina lijeka smanjiti aktivnost jednog gena. U pitanju gen SIRT1, koji se kod životinja pokazao kao važan gen za nakupljanje masti u jetri. Znanstvenici su zatim reprogramirali stanice kože u pluripotentne matične stanice – stanice koje se mogu razviti u bilo koju vrstu stanica u ljudskom tijelu – nakon čega su ih preusmjerili da se razviju u stanice jetre.

Međutim, stanice uzgojene u posudi daleko su od složenog ljudskog organa i kako bi dobile poznati oblik jetre, bio im je potreban određeni oblik strukture, pa su se znanstvenici okrenuli štakorima. Ranija su istraživanja pokazala da ispiranje jetre štakora pomoću određene vrste deterdženta može ukloniti tkiva svojstvena glodarima i ostaviti iza sebe prozirnu strukturu jetre kao okvir pomoću kojeg su izradili ovaj umjetni organ. Znanstvenici su ulili matične stanice u prozirnu strukturu, zajedno s drugim oblicima stanica prisutnih u ljudskoj jetri, kao što su makrofagi i fibroblasti. Nakon tri do četiri dana, minijaturna jetra se počela oblikovati.

Naposljetku, uz male količine lijeka za zaustavljanje aktivnosti gena SIRT1, znanstvenici su je zarazili bolešću jetre i nakon 24 sata ona je počela nakupljati masti. "Mogli smo vidjeti kako bolest nastaje", rekao je Soto-Gutierrez.

Zaražene umjetne jetre postale su jako slične bolesnim ljudskim jetrama uključujući i niz masti koje su se nakupljale u svakoj od njih. Ono što je još zanimljivije, umjetne jetre razvile su čak 41 od 50 metaboličkih puteva koji se nalaze u oboljelim ljudskim jetrama. "Zato mislim da možemo imitirati bolesti i in vitro funkcije pomoću matičnih stanica i minijaturnih umjetnih jetri", tvrdi Soto-Gutierrez.

Znanstvenici se nadaju da će njihov rad pomoći u borbi s jednim od najvećih problema s nealkoholnom masnom bolesti jetre – ranim otkrivanjem bolesti. Trenutno je za dijagnozu potrebna biopsija tkiva jetre. Proučavanjem napretka bolesti u minijaturnim umjetnim jetrama, znanstvenici bi mogli pronaći markere za ovu bolest koje je lakše testirati.

Iako je riječ o sustavu s mnogo nesavršenosti, koji je još uvijek na samom početku proučavanja i koji je još uvijek daleko od provedive kliničke primjene, on zaista mnogo obećava kada su u pitanju buduća istraživanja velikog broja bolesti. Soto-Gutierrez i njegov tim planiraju testiranje kontroliranja i nekih drugih gena i razradu još složenijih sustava za proučavanje bolesti jetre.


Prevela: Ružica Ereš