Сегодня органоиды являются основой для серьезных достижений в медицине и биологии. Впервые в истории ученым удалось вырастить сложные модели из клеток амниотической жидкости (жидкости, окружающей плод в утробе матери). Их цель? Диагностировать врожденные заболевания плода и разработать методы лечения пороков развития плода. Исследователи из Университетского колледжа Лондона и Больницы Грейт Ормонд Стрит (Великобритания), среди прочих, говорят, что они «в восторге» от этого достижения.
Выращивание сложных органоидов человека из клеток амниотической жидкости для диагностики врожденных заболеваний у плода: именно такой эксперимент провела группа исследователей из Лувена и Лондона. Свою работу они опубликовали в журнале . Как следует из названия, эти органоиды не являются полными копиями органов, но они достаточно близки к ним, чтобы можно было проводить исследования различных заболеваний и различных аспектов биологии человека.
Почему в качестве источника клеток была выбрана амниотическая жидкость? По словам исследователей, в амниотической жидкости содержатся миллионы фетальных клеток, в основном поступающих из легких и почек. Во время ультразвукового исследования, если обнаруживается врожденная аномалия, проводят амниоцентез, чтобы выявить любые генетические аномалии.
Чтобы провести этот эксперимент, исследователи из KU Leuven, UZ Leuven, University College London и Great Ormond Street Hospital for Children провели амниоцентез у двенадцати беременных женщин. Таким образом им удалось выделить стволовые клетки, отвечающие за формирование различных органов плода. Из этих стволовых клеток они смогли вырастить органоиды легких, почек и кишечника, характерные для каждого исследуемого плода. Весь процесс занял около 4 недель. По словам соавтора исследования биолога из Университетского колледжа Маттиа Герли, «поскольку выращивание мини-организмов из клеток, находящихся в амниотической жидкости, занимает от 4 до 6 недель, это оставляет достаточно времени для пренатальной терапии, чтобы исправить любые проблемы, которые могут быть обнаружены врачами«.
На пути к первому внутриутробному применению
Разработка органоидов возможна уже много лет. Однако исследование, проведенное доктором Паоло де Коппи и его командой, является первым, поскольку в нем используются живые клетки плода. Органоиды уже выращивались с использованием клеток абортированных плодов, но это создавало этические проблемы и строгие нормативные ограничения.
«Органоиды, которые мы создали из клеток амниотической жидкости, демонстрируют многие функции тканей, которые они представляют, включая экспрессию генов и белков«, — объясняет Герли в своем заявлении. «Они позволят нам изучать то, что происходит во время развития, как в здоровом состоянии, так и при заболеваниях, что было невозможно раньше«, — говорит он.
Для того чтобы более детально изучить практическое применение своего подхода, команда исследователей сосредоточилась на врожденной диафрагмальной грыже (ВДГ). 30% плодов с этим заболеванием умирают. Если врачи смогут обнаружить эту грыжу задолго до рождения ребенка, то операцию можно будет провести внутриутробно.
Для проведения этого исследования ученые сосредоточились на анализе органоидов, выращенных из плодов с ВДГ, а затем сравнили их с органоидами из здоровых плодов. Затем им удалось скорректировать гены, связанные с этим заболеванием, и, используя этот метод, оценить состояние здоровья пострадавшего ребенка еще до рождения, утверждает доктор Паоло. По словам доктора Паоло, это «первый шаг к более детальному прогнозу и более эффективному лечению».
Огонек надежды на лечение муковисцидоза
«Мы так мало знаем о завершении человеческой беременности, что открытие новых областей пренатальной медицины очень интересно«, — говорит Герли. Разработка лечения ВДГ in utero — это только начало большого проекта. По мнению исследователей, лекарства, которые этот метод позволит разработать для лечения врожденных заболеваний, таких как муковисцидоз, вскоре можно будет тестировать на органоидах. Затем их можно будет вводить непосредственно плоду, пока болезнь еще не сформировалась.