Исследовательская группа под руководством USC Stem Cell добилась значительного прогресса в создании синтетических почек. В статье, опубликованной в Cell Stem Cell, по мнению исследователей, им удалось создать более развитые и детализированные почечные органоиды, выращенные в лабораторных условиях, чем ранее.
«По словам Чжунвэя Ли, доцента кафедры медицины, биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Университета Южной Калифорнии, разработанный инструмент представляет собой прорыв в создании более детализированных моделей для изучения заболеваний почек, распространенность которых составляет один случай на семь взрослых. Он также подчеркнул, что это важный этап в достижении долгосрочной цели – разработке функционального искусственного органа для пациентов, нуждающихся в пересадке, что является единственным методом лечения людей с терминальной стадией почечной недостаточности».
Учёные из лаборатории Ли ранее создали органоиды, состоящие из нефронов, фильтрующих элементов почек. Они также разработали органоиды, напоминающие собирательные трубочки почек , которые концентрируют мочу.
Благодаря успешному объединению нефрона и собирательных трубочек, команда создала структуры, получившие название «ассемблоиды». На первом этапе исследователи усовершенствовали условия культивирования ассемблоидов, полученных из тканей мышей и человека, в лабораторных условиях. После этого их имплантировали живым мышам, где они продолжали развиваться: увеличивались в размерах, формировали соединительную ткань и кровеносные сосуды.
«По словам Ли, ассемблоиды, формирующиеся в естественной среде организма, используют присущую клеткам-предшественникам почек способность к самоорганизации. Он выразил уверенность в том, что это станет важным фактором при разработке функциональных искусственных почек».
Как мышиные, так и человеческие искусственные органы, имитирующие почки, осуществляли их основные функции: очищали кровь, всасывали белки, в частности альбумин, производили почечные гормоны и способствовали начальному образованию мочи.
В отличие от предшествующих органоидов почек, которые созревали лишь на эмбриональной стадии, ассемблоиды мышей достигли уровня зрелости, сопоставимого с почками новорожденных, как показали активность генов и другие параметры. Ассемблоиды человека также прошли стадию созревания, характерную для эмбриона, однако установить их точный уровень зрелости не представлялось возможным из-за отсутствия образцов почек новорожденных.
Полученные данные свидетельствуют о том, что ассемблоидные клетки способны выполнять роль точных моделей для изучения сложных заболеваний почек у людей. Так, исследователи культивировали ассемблоидные клетки человека, полученные из клеток с единичным генетическим дефектом — потерей функционального гена PKD2. Это изменение вызывает аутосомно-доминантную поликистозную болезнь почек, генетического заболевания, характеризующегося формированием множественных крупных кист в почках, что приводит к нарушению их работы. Полученные измененные ассемблоиды формировали крупные кисты в почках живых мышей и воспроизводили сложные признаки заболевания, включая воспаление и фиброз, которые ранее не поддавались моделированию.
«По словам Ли, наша работа представляет собой инновационный и эффективный метод для изучения разнообразных заболеваний почек, и открывает перспективы для разработки искусственных почек, способных поддержать жизнь пациентам, находящимся в ожидании трансплантации».
[Фото: Pedro Medina/Li Lab]