Revolučný objav vedcov môže prepísať históriu. Vytvorili prvý orgán pestovaný v laboratóriu

Predstav si, že v laboratóriu dokážeš vypestovať kúsok ľudských pľúc – aj s krvnými cievami. Znie to ako sci-fi? Vedcom z Kalifornskej univerzity v Los Angeles sa to práve podarilo. Tento prelomový objav by mohol výrazne zmeniť spôsob, akým študujeme choroby dýchacích ciest a testujeme nové lieky, uvádza portál Pravda.

Výsledky výskumu zverejnil prestížny vedecký časopis Cell a ide o prvý prípad, keď sa podarilo vytvoriť pľúcne organoidy s plne integrovaným cievnym systémom. Vďaka tomu sa organoidy – teda miniatúrne verzie orgánov – ešte viac podobajú reálnym ľudským tkanivám a môžu lepšie napodobňovať ich vývoj a správanie v tele.

Pľúcne tkanivo a cievy začali vyvíjať súčasne

„Najskoršie štádiá ľudského vývoja sú stále z veľkej časti čiernou skrinkou,“ vysvetlila hlavná autorka štúdie Mingxia Gu z Centra regeneratívnej medicíny a výskumu kmeňových buniek Eli a Edythe Broadovej na UCLA. „Táto nová metóda vaskularizácie pľúcnych organoidov nám pomáha odhaliť časť tejto čiernej skrinky tým, že lepšie napodobňuje prirodzený vývoj orgánov,“ pokračovala.

Gu spolu s tímom odborníkov, vrátane výskumníkov z detského centra v Cincinnati, vyvíjala túto metódu počas pandémie covidu-19. V čase, keď sa celý svet sústredil na dýchací systém a pľúcne ochorenia, si Gu všimla výrazný nedostatok vo vtedajších modeloch – chýbali v nich cievy, ktoré sú kľúčové pre správne fungovanie pľúc.

zdroj: Freepik

Najprv skúšali klasický prístup – vypestovať rôzne typy buniek oddelene a následne ich spojiť. Plán bol jasný – červené značky pre cievne bunky, zelené pre pľúcne. Realita ich však prekvapila.

„Očakávali sme červené cievne siete a zelený epitel,“ povedala Gu. „Ale v skutočnosti sme našli červené cievne siete aj červený epitel – čo znamenalo, že sa obe bunkové línie vyvíjali prekvapivo súčasne z toho istého východiskového materiálu,“ dodala.

Tento nečakaný objav zmenil ich prístup. Namiesto kombinovania buniek po ich vypestovaní začali vyvíjať pľúcne tkanivo a cievy súčasne – od úplného začiatku. Výsledok? Mini-pľúca, ktoré sú biologicky rozmanitejšie, realistickejšie a s vyššou mierou prežitia buniek.

Nahradia „laboratórne“ orgány funkciu ľudských pľúc? 

Túto vylepšenú technológiu tím okamžite využil na štúdium vzácneho a smrteľného pľúcneho ochorenia, ktoré postihuje novorodencov – alveolárnej kapilárnej dysplázie s chybným zarovnaním pľúcnych žíl. Genetické ochorenie spôsobené mutáciou v géne FOXF1, doteraz odolávalo výskumu práve preto, že bežné modely organoidov neobsahovali krvné cievy a podporné bunky – kľúčové komponenty pri tejto poruche.

Vďaka novému modelu vedci získali kmeňové bunky pacientov s danou mutáciou a vypestovali z nich organoidy, ktoré dokázali napodobniť nielen chyby v cievach, ale aj súvisiace poruchy v samotnom pľúcnom tkanive.

„Chceli sme ukázať, ako tento nový organoidový systém poskytuje výskumníkom silný nástroj na pochopenie toho, ako sa cievy špecializujú pre rôzne orgány a ako jednotlivé typy buniek medzi sebou komunikujú počas vývoja aj pri chorobách. Tieto vaskularizované pľúcne organoidy možno použiť na štúdium akéhokoľvek pľúcneho cievneho ochorenia,“ doplnila Gu.

Hoci sa nové mini-orgány najviac podobajú pľúcam vo fetálnom štádiu, výskumníci pracujú na tom, aby sa priblížili aj zrelým, plne funkčným pľúcam. Ďalším krokom bude zavedenie mechanických stimulov – ako napríklad naťahovanie tkaniva alebo kontakt so vzduchom – čo má simulovať proces dýchania.

V budúcnosti by chceli tento proces rozšíriť, vyrábať väčšie dávky týchto organoidov a využiť ich pri testovaní nových liekov. Tým by sa zároveň znížila potreba používať zvieracie modely vo farmaceutickom výskume.

Mini-pľúca z laboratória teda nie sú len vedeckou kuriozitou – ide o praktický a veľmi sľubný nástroj, ktorý by mohol výrazne urýchliť vývoj liečby pre mnohé doteraz neliečiteľné ochorenia.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti