Ученые научились выращивать человеческие микроорганы в чашке Петри

Фото: lifehacker.ru

Ученые из США, ЕС, Канады, Австралии и Японии выращивают микроорганы или органоиды из стволовых клеток. Молекулярным биологам уже удалось создать печень, желудок, мозг и другие крохотные органы. Хотя их размер не превышает нескольких миллиметров, органоиды по строению и своим функциям похожи на настоящие. Это открытие поможет ученым лучше понять, как работают органы, как развивается человеческий зародыш, имитировать заболевания и тестировать новые лекарства. Ученые также рассчитывают, что крошечные органы позволят совершить прорыв в терапии злокачественных новообразований, а в отдаленном будущем - выращивать органы для имплантации.

Профессор Юрген Кноблих из Института молекулярной биологии Академии наук (Австрия, Вена) специализируется на создании органоидов. Именно его команде удалось вырастить крошечный мозг размером 4 мм. Для выращивания органоидов ученые используют универсальные стволовые клетки из организма взрослых, помещают в их в питательную среду и перепрограммируют их в клетки нужных им органов. Пока этот процесс очень сложный и трудоемкий. Растущий в пробирке мозг проходит все стадии, как и во время эмбриогенеза, и примерно через месяц ученые получают трехмерную структуру, напоминающую человеческий мозг по строению и функциям.

Ученым удалось создать в пробирке мини-версии желудка, сетчатки глаза, печени, поджелудочной и предстательной желез, легких, почек, тканей груди, но еще нет кровеносных сосудов и иммунных клеток. Как объяснил Юрген Кноблих, это не уменьшенные в размерах органы. Мозг - это не мозг с двумя полушариями, как все привыкли видеть, это трехмерная структура, в которой есть пять областей, в том числе кора головного мозга. «Мы как механики, которые хотят понять, как собирать автомобиль на конвейере, - говорит он. - И нам уже удалось поставить на место два передних колеса, установить и запустить двигатель и прикрепить глушитель». Каждый органоид уникален и Юрген Кноблих поясняет почему: «В другой раз мы создаем совершенно отличную модель автомобиль: на этот раз двигатель внизу, колеса сзади, а выхлопная труба сверху - так мы лучше понимает, как создается наш мозг». Работая над микроорганами, ученые смогли увидеть и понять процесс создания органов, который невозможно наблюдать вживую.

Создание мини-органов открывает новые перспективы для исследования генетических мутаций и поиска новых методов их лечения. Для этого ученые вводят в стволовые клетки поврежденную ДНК пациента и смотрят, как мутация влияет на орган. Например, недавно ученые вырастили мини-мозг пациентов, страдающих аутизмом, почки больных с поликистозом и кишечник людей с муковисцидозом. Для последних ученые подбирают самые эффективные препараты, тестируя их на клетках прямой кишки.

Выиграют от этого открытия и онкологические пациенты. «Мы создаем международные биобанки злокачественных мини-опухолей толстой кишки, поджелудочной железы, предстательной железы, легких и груди», - рассказывает профессор Ханс Клеверс из Института Хюбрехта (Нидерланды, Утрехт). Его команда первой в мире изготовила мышиный мини-кишечник, чтобы тестировать эффективность химиотерапии и оценивать новые молекулы, обладающие противораковой активностью. «Сейчас мы вырашиваем мини-опухоли толстой кишки пациентов и за 4-6 недель подбираем оптимальное лечение», - говорит он.

В перспективе ученые научатся выращивать органы на замену. Уже сейчас инъекции клеток мини-печени, помогают увеличить выживаемость мышей с печеночной недостаточностью. Теперь японские ученые во главе с профессором Таканори Таке из Медицинской школы Йокогамы (Япония) планируют лечить этим методом новорожденных детей с врожденными заболеваниями печени, а в будущем создать и заморозить органоиды для каждого, чтобы однажды вырастить из них полноценные органы для имплантации, если возникнет такая необходимость.