Группа ученых под руководством Института биоинженерии Каталонии (IBEC) разработала технологию, которая может производить органоиды почек человека в больших масштабах. Это позволяет соединять органоиды с почками свиньи вне организма, а затем пересаживать их обратно тому же животному для оценки их жизнеспособности. Работа, опубликованная в журнале Nature Biomedical Engineering, данное событие знаменует собой значительный прогресс в области регенеративной медицины. Оно позволяет использовать органоиды почек, выращенные из человеческих стволовых клеток, для проведения клинических испытаний в рамках клеточной терапии.
Исследования, руководимые доктором Нурией Монтсеррат, стали итогом десятилетней работы ученых в сфере регенеративной медицины и биоинженерии органов. Впервые команде удалось объединить органоиды почек человека с живыми почками свиней, подключенными к аппаратам нормотермической перфузии. Данные устройства обычно применяются в хирургии для поддержания жизнеспособности органов и обеспечения их кислородом вне тела перед трансплантацией. Благодаря им исследовательская группа смогла разместить человеческие органоиды в почках свиней и наблюдать за их интеграцией и работой в режиме реального времени.
«Наше исследование демонстрирует, что объединение органоидных технологий и перфузии ex vivo может обеспечить проведение клеточных вмешательств в полностью контролируемых условиях», — объясняет доктор Монтсеррат. «Долгосрочная цель — научиться регенерировать или восстанавливать органы перед трансплантацией. Это сократит время ожидания для пациентов с хроническими заболеваниями и увеличит количество пригодных для трансплантации органов».
Почечный органоид – это трёхмерная конструкция, созданная в лабораторных условиях из человеческих стволовых клеток, размеры которой составляют несколько микрометров. Несмотря на то, что это не полноценный орган, он воссоздаёт многие ключевые структуры и функции почки. Данные характеристики позволяют использовать органоиды для исследования развития почек, проверки эффективности новых медикаментов, и существует перспектива их применения для восстановления повреждённой почечной ткани или совершенствования органов, предназначенных для трансплантации.
В рамках данного исследования впервые разработан систематизированный и масштабируемый способ получения тысяч органоидов почек человека, основанный на применении технологий генной инженерии.
«Хотя органоиды обладают значительным клиническим потенциалом, их внедрение в практику медицины сталкивалось с трудностями, связанными с необходимостью производства органоидов в больших объемах, с высокой степенью однородности и по приемлемой цене. Однако, благодаря разработанному нами методу, мы получили возможность оперативно и с высокой точностью создавать тысячи органоидов почек в заданных условиях, исключив при этом потребность в дорогостоящем оборудовании», — отмечает Елена Гаретта, руководитель исследования.
Благодаря использованию указанных аппаратов для обеспечения перфузии органоидов почек, становится возможным измерение физиологических показателей органа в режиме реального времени. Это позволяет оперативно выявлять любые признаки повреждения или отторжения. Эксперименты проводились как ex vivo (вне организма), так и in vivo (используется модель трансплантации свиной почки, имеющая значительное сходство с человеческой.
Спустя 24 и 48 часов после трансплантации, человеческие органоиды оставались интегрированными в ткань свиной почки. Они демонстрировали жизнеспособность и не провоцировали значительного иммунного ответа. Пересаженная почка продолжала выполнять свои функции, не проявляя признаков повреждения или токсического воздействия.
Авторы утверждают, что данная методология дает возможность визуализировать клиническую ситуацию, в которой органы, предназначенные для трансплантации, могут быть обработаны и подготовлены к имплантации.
[Фото: Институт биоинженерии Каталонии, руководимый Нурией Монтсеррат ]