Прикаченият файл липсва

животно

Това, което правим в Animal Político, изисква професионални журналисти, работа в екип, поддържане на диалог с читателите и нещо много важно: независимост. Можете да ни помогнете да продължим. Бъдете част от екипа. Абонирайте се за Animal Político, получавайте предимства и поддържайте безплатна журналистика.

Прикаченият файл липсва

Представете си, че вземате шепа човешки клетки от различни видове и след поредица от процедури ги трансформирате в миниатюрен орган, който работи и може да се наблюдава с невъоръжено око.

Това вече е възможно днес: мини-органите (или органоидите, предпочитано име сред учените) са мощен инструмент, който помага да се разбере как SARS-CoV-2, коронавирусът, отговорен за настоящата пандемия, причинява увреждания в различни части на тялото ни.

Благодарение на тази технология експертите оцениха няколко възможни лечения и бързо разбраха, че COVID-19 не е просто заболяване, което засяга дихателната система, а че имаше последици за сърцето, червата, бъбреците и дори мозъка.

Но как се създава мини-орган? И какви предимства има в сравнение с по-старите методи като клетъчни култури и лабораторни морски свинчета?

Върнете се в миналото, за да проектирате бъдещето

Основната суровина за изграждането на органоид са простите клетки, присъстващи в кожата или пикочната система. След подбора учените извършват процедура, която превръща тези звена в стволови клетки.

"Все едно тези клетки се връщат назад във времето. Чрез генетична трансформация те отново се превръщат в стволови клетки ”, каза неврологът Марилия Залуар Гимараеш от Института за научни изследвания и образование D’Or в Рио де Жанейро (IDor).

Описанието на този биологичен процес и технологията, способна да го направи осъществимо, спечели британеца Джон Гурдън и японеца Шиня Яманака Нобелова награда за медицина и физиология през 2012 г..

Getty Images Тази илюстрация показва размера на мини-мозъците в чаша на Петри и как те могат да се видят с просто око.

Но това е само част от историята. След като клетките се "върнат назад във времето", се изисква още една стъпка. „Ние караме тези стволови клетки да се диференцират и да се специализират отново“, добави Гимараеш, който също е професор във Федералния университет в Рио де Жанейро (UFRJ) в Бразилия.

С други думи, възможно е да се вземе клетка от кожата и само с няколко стъпки да се метаморфозира в неврон или червени кръвни клетки.

Голямото предимство е, че органоидите не са просто куп клетки, които могат да бъдат анализирани с помощта на микроскоп. Тук говорим за по-сложни образувания, които групират повече от един тип клетки и често, са видими с просто око. Това наистина е малък орган.

„Мини-мозъците, например, са сферични, но нямат същата форма като истинския орган. Това, което ни позволява да знаем, че тази структура прилича на оригинала, са нейните клетъчни и биохимични характеристики ”, обясни биологът Даниел Мартинс де Соуза от Държавния университет в Кампинас (Unicamp) в Бразилия.

Произходът

От историческа гледна точка възможността за изграждане на мини-органи е много скорошна. Учените успяха да постигнат значителен напредък по този въпрос едва през последните 10 години.

Но през този кратък период органоидите вече допринесоха значително за науката. Един от най-големите примери за това се случи през zika епидемия, които тревожеха света през 2015 и 2016 г.

Гети Имиджис Изследванията с новите техники показват, че Зика засяга клетките на нервната система и инхибира растежа им, причинявайки вродения синдром, който причинява микроцефалия при бебетата.

Предава се от ухапването на комара Aedes aegypti, вирусът причинява относително прости симптоми, като ниска температура, болка и зачервяване на очите.

Но експлозията на случаи на микроцефалия (когато бебето се роди с череп и мозък, по-малки от обикновено) в североизточния регион на страната беше червено знаме: може ли инфекцията на Zika по време на бременност да бъде свързана с това усложнение?

Подозрението беше потвърдено благодарение на изследванията на органоидите. В лабораторията екип, ръководен от невролога Стивънс Рехен от UFRJ и IDor, използва мини мозъци, за да покаже, че Zika действително засяга клетките на нервната система и инхибира растежа им, причиняващ вроден синдром, свързан с инфекцията, който причинява микроцефалия и други здравословни проблеми при бебетата.

„Това беше първият път, когато органоидният модел се използва за разбиране на вирусно заболяване“, припомни Гимараеш.

Предимствата

През последните десетилетия клетъчните култури и морските свинчета бяха основното средство за провеждане на предварителни проучвания с кандидати за наркотици или ваксини.

Идеята е да се разбере как тези нови молекули действат в по-малък и по-контролиран мащаб, преди да преминат към клинични изпитвания с хора.

Тези методологии също ни позволяват да разберем как дадено заболяване засяга тялото, макар и по опростен начин.

Гети Имиджис Без органоиди, знанията за covid-19 ще отнемат много повече време, за да бъдат достъпни.

Но по-старите алтернативи имат редица ограничения, започвайки със собствената си простота, която не възпроизвежда същите характеристики на реалния живот.

„Органоидите, от друга страна, са изградени от различни клетки и имат триизмерна структура. Така, имат функции, по-подобни на това, което се случва в действителност"Каза фармацевтичният експерт Казуо Такаяма, професор в университета в Киото, Япония.

В случай на морски свинчета също има ограничение в броя на животните, достъпни за използване в експерименти. „Възможно е да се отглеждат мини-органи в лабораторията почти безкрайно, така че те могат да се използват за тестване на нови лекарства в голям мащаб“, добави Такаяма.

Оптимизирано знание

По време на пандемия като тази, която преживяваме, този модерен подход също така позволи да се ускорят някои процеси и бързо да се получи важна информация.

Без органоиди знанията за covid-19 ще отнемат много повече време, за да бъдат достъпни. Това от своя страна би попречило на развитието на науката и допълнително ще забави появата на безопасни и ефективни методи за диагностика, профилактика и лечение.

Гети Имиджис Изследвания с мини-органи направиха възможно да се разбере кои клетки напада коронавирусът. В момента е известно, че патогенът може да засегне кръвоносните съдове.

Нека да разгледаме практически примери за това как се е случило през последните месеци. Изправени пред световната спешна здравна ситуация, много експерти искаха да преценят дали на пазара вече се предлагат лекарства, които биха могли да се борят с вируса или да смекчат щетите му.

Много от тези терапии са тествани върху органоиди. Онези лечения, които не дадоха резултат веднага, бяха изхвърлени. А лекарствата, които показаха някакъв първоначален положителен ефект, се развиха по-бързо в следващите фази на изследванията. Представете си колко време е спестено с тази първоначална оценка.

Но приложенията надхвърлиха фармацевтичната област. Изследователи в Япония и САЩ се фокусира върху мини белите дробове и установи, че SARS-CoV-2 нахлува и убива клетките на дихателната система. Това от своя страна може да генерира много силен възпалителен отговор, който е вреден за здравето на засегнатото от инфекцията лице.

„Обикновено, Органоидите ни позволиха да разберем кои човешки клетки коронавирусът нахлува и използва за репликация. Нашата група показа, че това се случва в червата, което обяснява стомашно-чревните симптоми, които се наблюдават при много пациенти ”, казаха изследователите Joep Beumer и Maarten Geurts от Института Hubrecht в Холандия.

Друг експеримент, проведен в Университета на Британска Колумбия в Канада и в Института за молекулярна биотехнология във Виена, Австрия, изградени миниатюрни кръвоносни съдове. По този начин се наблюдава, че вирусът covid-19 нахлува в ендотела (вътрешния слой на вените и артериите).

Това има две основни последици. Първият е образуване на съсирек Те блокират притока на кръв и могат да предизвикат инфаркт, инсулт или тромбоза. Второ, има подозрение, че чрез кръвообращението патогенът може да "изтече" в различни области на тялото и да засегне други важни органи.

Инициативите не свършват дотук. Продължава работата с органоиди за оценка на възможните следи от коронавирус в черния дроб, бъбреците, сърцето и мозъка.

Каролина Педроса - IDor невросфери, заразени от SARS-CoV-2. Сините точки са ядрата на клетките. Зелената зона е коронавирусът.

Граници

Въпреки че имат толкова много предимства, органоидите не са перфектни и не позволяват да се намерят всички отговори.

„Това е област, която прави първите си стъпки и е изправена пред значителни предизвикателства. Много от тези структури са направени от все още незрели клетки, което означава, че не са 100% сравними с органите за възрастни", Саид Нурия Монсерат Пулидо, професор в Института по биоинженерство на Каталуния, Испания.

Биохимикът Шуйбинг Чен от университета Корнел, САЩ, подчерта голямата вариабилност между моделите мини-органи, използвани от изследователски групи.

„Трябва да стандартизираме този материал, за да разберем приложенията на нашите усилия в реалния свят“, предупреди той.

Финансовите инвестиции са друга пречка за разглеждане в този контекст. „Материалите, които използваме са скъпи и работим за създаване на печеливши системи“, добави Чен.

Соуза подчерта още една пречка: мини-органите са (все още) изолирани структури, които не взаимодействат с други системи в човешкото тяло. Следователно не е възможно да се разбере как ефектите на коронавируса върху бъбреците, например, засягат сърцето или червата.

„Може би в бъдеще ще имаме свързани различни органоиди, така че те да си взаимодействат в лабораторията“, добави Соуза.

Ако органоидите вече са предоставили толкова много знания в първите си стъпки, представете си какво ще могат да направят, когато бъдат усъвършенствани.

Сега можете да получавате известия от BBC News Mundo. Изтеглете нашето приложение и ги активирайте, за да не пропуснете най-доброто ни съдържание.

Ако органоидите вече са предоставили толкова много знания в първите си стъпки, представете си какво ще могат да направят, когато бъдат усъвършенствани.

Това, което правим в Animal Político, изисква професионални журналисти, работа в екип, поддържане на диалог с читателите и нещо много важно: независимост. Можете да ни помогнете да продължим. Бъдете част от екипа. Абонирайте се за Animal Político, получавайте предимства и поддържайте безплатна журналистика.