Клетки кишечника в лаборатории обычно растут на жестком синтетическом пластике, который по своим свойствам ничем не похож на мягкую, эластичную ткань живого органа. Из-за этого клетки ведут себя иначе, чем в организме, и результаты экспериментов не всегда отражают реальную картину. Чтобы устранить этот разрыв, исследователи создали мембрану, которая одновременно повторяет биохимический состав и физическую мягкость настоящей кишечной ткани.
Разработка принадлежит группе из Пусанского университета науки и технологий (POSTECH) в сотрудничестве с Медицинской школой университета Ча и Кливлендской клиникой. Результаты опубликованы в журнале Advanced Healthcare Materials.
Кишечные органоиды — миниатюрные модели кишечника из стволовых клеток — широко применяются для изучения заболеваний и реакции на лекарства. Но когда клетки из органоидов выращивают плоским слоем на мембране, сама мембрана не соответствует ткани: она слишком жесткая и лишена внеклеточного матрикса. А клетки реагируют не только на биохимические сигналы — факторы роста и белки, но и на физические свойства среды, включая ее жесткость. От этого зависят пролиферация, дифференцировка и формирование тканей.
Важность этого исследования заключается в объединении тканеспецифичных компонентов кишечника и физиологически релевантной физической среды в рамках одной культуральной мембраны
Чтобы создать материал, исследователи методом электроформования изготовили ультратонкий нановолоконный каркас с волокнами тоньше человеческого волоса. Затем добавили децеллюляризированный внеклеточный матрикс из ткани толстой кишки свиньи — клетки удалены, а компоненты матрикса сохранены. Полученная мембрана C‑NaDE сочетает стабильность каркаса с тканеспецифичными биохимическими сигналами и при этом остается мягкой, как нативная ткань.
Результат подтвердился на клеточном уровне. Эпителиальные клетки из органоидов толстой кишки человека, выращенные на новой мембране, показали усиление характеристик стволовых клеток кишечника. Увеличилось количество генетических маркеров секреторных клеточных линий, которые в обычных условиях наблюдать сложно. Сам эпителиальный слой по морфологии стал ближе к настоящей ткани кишечника.
Мембрану можно интегрировать в существующие системы культивирования и в микрофлюидные платформы «орган на чипе». В перспективе она может применяться для моделирования заболеваний кишечника, тестирования лекарств, оценки кишечного барьера и изучения взаимодействия эпителия с микробиотой.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые создали имплантат для восстановления нервов.