Американские ученые впервые вырастили из стволовых клеток кишечник с нервной системой
Исследователи лаборатории медцентра детской больницы Цинциннати с учеными из других научных центров США, Франции и Австралии сумели вырастить из стволовых клеток полноценную ткань кишечника с функционирующей нервной системой, передает N+1 со ссылкой на публикацию в журнале Nature Medicine. Авторы надеются, что в будущем смогут имплантировать фрагменты кишечника взрослым пациентам с тяжелыми гастроэнтерологическими заболеваниями.
Кишечник обладает сложно устроенной нервной системой с дополнительными сплетениями, которые контролируют кровоток, секрецию и всасывание. Первые образцы кишки с мышечной тканью и эпителиями ученые получили еще в 2010 году, однако нервную систему органа воссоздать не удалось.
Спустя шесть лет ученые из лаборатории в штате Огайо сумели вырастить из столовых клеток полноценную ткань кишечника с действующей нервной системой. «Полагаю, это одна из наиболее сложных тканей из когда-либо созданных, — цитирует News Scientist руководителя работы Джима Уэллса. — У нее есть внутренняя выстилка, абсорбирующая питательные вещества и вырабатывающая пищеварительные соки, полностью рабочие мышцы и нервы, контролирующие их волнообразные сокращения».
На первом этапе процесса ученые вырастили из столовых клеток человека кишечные органоиды — миниатюрные структуры, напоминающие кишечник. Обрабатывая стволовые клетки ретиноевой кислотой, исследователи получили предшественниц кишечных нейронов — клетки нервного гребня. Когда эти клетки ввели в развивающиеся кишечные органоиды, они мигрировали в мышечный и подслизистый слои, где разделились на нейроны и вспомогательные клетки, в результате чего появились структуры, аналогичные сложным дополнительным сплетениям нервной системы кишечника.
Полученная учеными ткань кишечника по строению оказалась похожа на здоровую тонкую кишку человека. Искусственный кишечник также обладает способностью сокращать стенки органов, чтобы продвигать пищеварительную массу, при этом процесс контролирует собственная нервная система выращенного органа — это проверили с помощью нейропаралитического яда. Ткань функционировала как в пробирке, так и после имплантации в организм мыши.
Как отметили исследователи, до имплантации в организм мыши у кишечных органоидов не было иммунных клеток и кровеносных сосудов, но после операции организм животного снабдил их всем необходимым, поэтому они предполагают, что после имплантации человеку произойдет то же самое.
Ученые намереваются в будущем создать полноценные фрагменты кишечника из столовых клеток человека, чтобы имплантировать их пациентам с врожденными или приобретенными заболеваниями. Кроме этого, органоиды позволяют моделировать различные гастроэнтерологические заболевания, поэтому на них можно изучать действия лекарств на желудочный сок и сокращение стенок кишечника.
Коллега доктора Уэллса Майкл Хелмраз тестирует тонкие трубки выращенной в лаборатории кишечной ткани. Их длина — два сантиметра, однако их можно увеличить до 10 сантиметров, чтобы трансплантировать детям с синдромом короткой кишки, а также недоношенным младенцам, которые заразились инфекцией кишечника. Разработка трансплантации для взрослых пациентов может занять еще несколько лет.
В августе молекулярные биологи из США впервые успешно применили стволовые клетки для ликвидации повреждений, возникших у мышей в головном мозге после инсульта. Им удалось понять, как стволовые клетки превращаются во «взрослые» клетки мозга. Исследователям также удалось заставить их мигрировать в место повреждения нервной ткани.