Ученые снабдили органоиды сердца и печени сосудами

Ученые из Стэнфорда совершили прорыв в выращивании органоидов — теперь они получают кислород и питательные вещества, как настоящие органы.

Этот двухнедельный органоид сердца с кардиомиоцитами (зелеными) и гладкомышечными клетками (белыми) окружен эндотелиальными клетками (пурпурными), которые образуют сеть реалистичных кровеносных сосудов

Источник: Eurekalert.org

Ученые из Стэнфордского университета (США) нашли способ «оживить» органоиды сердца и печени, снабдив их настоящими кровеносными сосудами. Исследование, опубликованное в Science, показало, что такие васкуляризированные органоиды становятся крупнее и содержат почти все типы клеток, присущие настоящему сердцу. В искусственном органе таких типов от 15 до 17 — для сравнения, у шестинедельного эмбриона их 16, у взрослого — 21.

Органоиды — миниатюрные копии органов, выращенные из стволовых клеток. Они помогают моделировать болезни, тестировать лекарства и даже переживают микрогравитацию в космосе. Однако долгое время их развитие сдерживалось одной критически важной проблемой — отсутствием сосудистой системы. Без нее органоид, достигнув 3 мм в диаметре (примерно с кунжутное семя), начинает погибать изнутри — клетки в центре попросту задыхаются, лишенные кислорода и питательных веществ.

Ключевым достижением стало создание оптимального «рецепта» — смеси факторов роста и сигналов, запускающих развитие трех основных типов клеток: кардиомиоцитов (мышечных клеток сердца), эндотелиальных (выстилающих внутреннюю поверхность сосудов) и гладкомышечных клеток. Из 34 протестированных вариантов именно «условие 32» дало наилучший результат, оно привело к образованию сложной капиллярной сети диаметром от 10 до 100 микрон — это сопоставимо с толщиной человеческого волоса.

Ученые решили главную проблему органоидов — теперь они не погибают, а растут

Источник: Freepik

Дополнительным открытием стало то, что органоиды оказались гораздо более зрелыми, чем ожидалось. Микроскопия выявила капилляры, а анализ РНК показал, что органоиды самостоятельно формируют почти полный клеточный состав сердца. Ученые даже протестировали влияние фентанила — мощного опиоида. Под его воздействием в органоидах формировалось больше сосудов. Это открытие может стать основой для новых моделей изучения влияния наркотиков на развитие плода.

Метод уже адаптирован для органоидов печени и может быть масштабирован на другие органы. В будущем такие васкуляризированные органоиды, выращенные из собственных клеток пациента, смогут использоваться в трансплантологии. Если пересаженный органоид «подключится» к сосудистой системе организма, у него будет шанс прижиться и выполнять функции родной ткани.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что биологи раскрыли загадку формирования сердца.