Zinātnieki vispirms cilvēka barības vadu izveido cilmes šūnās
Pirmo reizi pētniekiem laboratorijā ir izdevies izveidot cilvēka barības vadu. Tas var pavērt ceļu jaunām, atjaunojošām procedūrām.
Barības vads ir muskuļu caurule, kas pārvieto pārtiku un šķidrumus, ko uzņemam no rīkles līdz pat vēderam.
Šis orgāns ir izgatavots no dažāda veida audiem, ieskaitot muskuļus, saistaudus un gļotādu.
Zinātnieki Cincinnati bērnu cilmes šūnu un organoīdu medicīnas centrā (CuSTOM) Ohaio štatā mākslīgi audzēja šos audus, izmantojot pluripotentās cilmes šūnas vai cilmes šūnas, kas var izpausties jebkurā formā un radīt jebkādus audus organismā.
Komanda, kuru vadīja Jim Wells, Ph.D., galvenais zinātniskais darbinieks CuSTOM, laboratorijā izauga pilnībā izveidojušies cilvēku barības vadi un sīki izklāstīja savus secinājumus žurnālā publicētajā dokumentā. Šūnas cilmes šūna.
Pēc viņu zināšanām, šī ir pirmā reize, kad šāds varoņdarbs tiek sasniegts, izmantojot tikai pluripotentās cilmes šūnas.
Laboratorijā audzēti barības vada organoīdi var palīdzēt ārstēt virkni apstākļu, piemēram, barības vada vēzi un gastroezofageālā refluksa slimību (GERD).
Tie var arī palīdzēt ārstēt retākas iedzimtas slimības, piemēram, barības vada atrēziju (stāvokli, kad augšējais barības vads nesavienojas ar apakšējo barības vadu) un barības vada ahalāziju (kur barības vads nesaraujas un tāpēc nevar iziet pārtiku).
Saskaņā ar jaunākajām aplēsēm GERD - pazīstams arī kā skābes reflukss - ietekmē apmēram 20 procentus Amerikas Savienoto Valstu iedzīvotāju. 2018. gadā barības vada vēzis attīstīsies vairāk nekā 17 000 cilvēku ASV.
Kā Velss un komanda paskaidro savā rakstā, pilnībā funkcionējošs cilvēka barības vada modelis - laboratorijā audzēta organoīda veidā - palīdz labāk izprast šīs slimības.
Atzinumi var arī radīt labāku ārstēšanu, izmantojot reģeneratīvās zāles.
Galvenais proteīns palīdz zinātniekiem audzēt barības vadu
Mēģinot izveidot organoīdus, Velss un komanda koncentrējās uz olbaltumvielām, ko sauc par Sox2, un gēnu, kas to kodē. Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka šī proteīna traucējumi izraisa virkni barības vada stāvokļu.
Zinātnieki kultivēja cilvēka audu šūnas, kā arī šūnas no peles un vardes audiem, lai rūpīgāk izpētītu Sox2 lomu barības vada embrija attīstībā.
Komanda atklāja, ka Sox2 virza barības vada šūnu veidošanos, kavējot citu ģenētisko ceļu, kas tā vietā liktu cilmes šūnām veidoties elpošanas šūnās.
Viņi arī vēlējās izpētīt Sox2 trūkuma sekas šajos galvenajos attīstības posmos. Eksperiments atklāja, ka Sox2 zuduma rezultātā pelēm radās barības vada atrēzija.
Visbeidzot, viņi spēja izveidot barības vada organoīdus, kuru garums 2 mēneši bija 300–800 mikrometri. Pēc tam zinātnieki pārbaudīja laboratorijā audzēto audu sastāvu un salīdzināja to ar cilvēka barības vada audiem, kas iegūti no biopsijām.
Velss un komanda ziņo, ka abiem audu veidiem bija ļoti līdzīgs sastāvs. Velss komentē organoīdu klīnisko nozīmi, sakot:
"Papildus jaunajam modelim iedzimtu defektu, piemēram, barības vada atrēzijas, izpētei, organoīdus var izmantot, lai pētītu tādas slimības kā eozinofīls ezofagīts un Bareta metaplāzija, vai bioinženierim ģenētiski saskaņoti barības vada audi atsevišķiem pacientiem."
"Barības vada un trahejas traucējumi cilvēkiem ir pietiekami izplatīti, lai cilvēka barības vada organoīdie modeļi varētu būt ļoti noderīgi."
Džims Velss, Ph.D.
