Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки

Органоиды – это биологические объекты (часто уменьшенные), структура которых аналогична структуре определенных органов. Очень часто внешне органоиды очень сильно отличаются от «оригинального органа», то есть они могут выглядеть как угодно. Суть таких органоидов в том, что их клетки обычно взаимодействуют почти также, как и у «оригинальных» органов. Именно поэтому так часто используют именно органоиды для исследований каких-либо заболеваний определенных органов, подбора терапии и создания новых методов диагностики.

Вообще, слезные железы необходимы для защиты глаз от повреждений. В новом исследовании сообщается о создании органоидов, подобие настоящих органов, но с меньшим функционалом и размером. С помощью нейромедиатора их заставили выделять реальную слезу. Достигнув результата, ученые приступили к изучению генов, активирующих работу слезных желез. Удалив ген РАХ6, который контролирует развитие глаз и других органов чувств, прекратили экспрессию генов, отвечающих за выделение нейромедиатора и производство слезы. Ранее предполагалось, что синдром Шегрена (аутоиммунное заболевание, которое характеризуется снижением секреции слезных и слюнных желез) связан с нарушением работы как раз этого гена. Теперь новые данные помогут разработать тактики лечения таких пациентов [16].

Успехов в выращивании органоидов смогли добиться европейские ученые, создав в лабораторных условиях органоид-прототип кишечника [17].

Новизна этого исследования состоит в том, что органоид формирует правильную структуру, то есть стволовые клетки буквально знают, в каком направлении развиваться. Также клетки дифференцировались во все виды кишечных клеток, включая редкие и специализированные. А когда-нибудь в будущем мы услышим новости о возможности выращивать настоящие органы в пробирке.

А еще кишечником интересовались исследователи Медицинского центра детской больницы Цинциннати: они вернули «старым» клеткам пищеварительного тракта молодость и способность восстанавливаться [18]. С течением жизни клетки кишечника снижают свои функции: ухудшается всасываемость и регенерация эпителия.

Ученые экспериментировали со стволовыми клетками кишечника мышей и предположили, что белок Wnt, который играет важную роль в управление делением стволовых клеток, приведет к омоложению клеток кишечника. И действительно, восстановление сигнала от белка привело к позитивному эффекту! Заметно улучшился клеточный состав эпителия. Однако, чтобы сделать выводы, нужно провести еще ряд экспериментов.

Умные клетки могут группироваться, самокопироваться и доставлять лекарства

3D-печать захватывает не только легкую промышленность по всему миру, но и, кажется, приходит в медицину!

Идея печатать органы и ткани не новая, она появилась сразу с технологией 3D-печати. Но все не так просто: чтобы вырастить нормально функционирующий орган, мало просто построить клетки в нужном порядке. Наш организм использует сотни механизмов регуляции клеточного деления, в нем участвуют сигнальные молекулы, рецепторы и химические вещества в огромных количествах и определенных пропорциях. Установить, в какой момент какая молекула дает сигнал делиться клеткам и как, очень сложно. Поэтому предыдущие попытки вырастить органоиды в пробирке не увенчались успехом: клетки слишком плотно прилипали к питательной среде, что мешало их делению [19]. Но это помогло сформулировать один важный факт: межклеточное вещество, окружающее клетки, играет огромную роль, и нужно работать в этом направлении.

Так и сделал Маттиас Лутольф с коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны. Они выработали новый подход к биопечати [20]. Новый метод позволяет на микроскопическом уровне работать со структурой и использовать способность стволовых клеток к самоорганизации. Такой процесс повторяет естественный: клетки организуются под влиянием окружающего их матрикса.

Суть эксперимента заключалась в следующем: взяли стволовые клетки кишечника человека и поместили их в среду гидрогеля с коллагеном, которая по своим свойствам похожа на внеклеточный матрикс самого кишечника. Клетки отлично перемещались и начали организовываться в структуру. Через несколько дней ученые обнаружили зачатки кишечной эпителиальной трубки длиной от 5 до 15 мм! Причем тканевая организация соответствовала строению тонкого кишечника в норме!