Органоидите възпроизвеждат сложността на тъканите и са добър модел за изучаване на болести.
Авторите постулират, че методът може да се използва и за получаване на белодробни, чернодробни или панкреасни органоиди от клетки на пациента. На изображението, напречно сечение на мини черва, след 10 дни култивиране. Наблюдават се клетките (зелени) и техните ядра (сини). [Природа/М. Николаев и др.]
Създаването на миниатюрни органи или органоиди в лабораторията предлага възможност за задълбочаване в изследването на болестите, както и разработването на лечения. В случая с червата обаче използването на съвременни техники води до образуването на кръгови, твърди и кистозни структури. Също така, развитието на тъканите се случва произволно. Това намалява както преживяемостта, така и размера на органоида, като същевременно ограничава приложението му като експериментален модел, способен да възпроизведе характеристиките на истинския орган.
Сега, изследване, публикувано от списание Nature, предлага метод, способен да "насочва" растежа на чревните стволови клетки и да реши проблема. В него Матиас П. Лутолф и неговият екип от Политехническия университет в Лозана се възползваха от способността на тези клетки да организират и запълват тръбна структура, чиято повърхност имитира чревната тъкан.
Изследователите са поставили тази матрица, съставена от колаген тип I, адхезивен субстрат и смес от желатинови протеини, известни като Matrigel, в един вид платформа или микрочип, което позволява на органоида да се напоява с течностите, необходими за неговото образуване и поддръжка. Също така, използвайки лазери, те моделират матрицата, за да създадат малки криптоподобни кухини в тънките черва.
След засяването, клетките напълно покриха повърхността на матрицата за кратък период от време. Освен това учените наблюдават образуването на компактна епителна тъкан, както и така наречените плътни връзки (набори от протеини, отговорни за запечатването на пространството между клетките). Интересното е, че циркулацията на течност на всеки дванадесет часа позволи да се елиминират натрупаните мъртви клетки, които допринасят за разграждането на органоидите след 10 дни от тяхното образуване и да се удължи оцеляването на изкуствените черва над 30 дни.
Изследователите също така показаха, че мини-органите споделят много характеристики с реалната тъкан, като производството на слуз или присъствието на всички видове чревни клетки, в допълнение към някои специализирани клетки, които обикновено не се намират в органоидите. По същия начин изкуствените черва показаха забележителна способност за регенерация, след като претърпяха радиационно увреждане или излагане на токсични съединения.
И накрая, Лутолф и неговите колеги заразиха второстепенните органи с протозойния Cryptosporidium parvum. Този паразит причинява тежка диария, която може да бъде фатална както при имуносупресирани възрастни, така и при кърмачета. Органоидите позволиха на авторите да проучат как заразените клетки активират възпалителния защитен отговор срещу патогена, факт, който потвърждава тяхното използване като модел за разработване на ефективни терапии.
Марта Пулидо Салгадо
Справка: «Хомеостатични мини-черва чрез ръководена от скеле органоидна морфогенеза», от М. Николаев и др., В природата, публикувано на 16 септември 2020 г.