Биологи впервые вырастили пищевод из стволовых клеток
Американские молекулярные биологи впервые смогли заставить стволовые клетки превратиться в миниатюрный аналог пищевода. Это открывает дорогу для его восстановления после болезней, рака или аварий, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell.
"Эти миниатюрные органы помогут нам не только понять, как возникают различные врожденные дефекты развития пищевода и различные аутоиммунные болезни и рак, но и позволят выращивать культуры клеток и образцы тканей для "починки" пищевода у отдельных пациентов", - заявил Джим Уэллс (Jim Wells) из университета Цинциннати (США).
За последние два десятилетия биологи научились превращать стволовые клетки в ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы. Такие ткани могут стать "запчастями" на случай повреждения тела или лекарством для ряда дегенеративных заболеваний. К примеру, культуры "стволовых" нейронов могут стать панацеей для лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона, а другие их версии помогут вернуть утерянные конечности или органы.
В частности, в апреле 2012 года ученые смогли превратить стволовые клетки в волосяные луковицы и успешно пересадили их на затылок "лысых" мышей. Три года назад японские ученые собрали полноценные копии различных органов, таких как почки или печень, из стволовых клеток, а также вырастили ногу крысы и "подключили" ее к телу грызуна. Все эти опыты пока проводятся на животных, однако в ближайшие годы аналогичные эксперименты начнутся на человеческих клетках.
Уэллс и его коллеги добавили к числу этих органов и полноценную копию пищевода, экспериментируя с различными сортами "перепрограммированных" стволовых клеток и эмбрионами грызунов и лягушек.
Несмотря на относительно простое устройство, ученые очень долгое время не могли заставить стволовые клетки превратиться в аналог тканей пищевода, так как этому мешало то, что те же самые тельца используются зародышем для "постройки" трахей.
Авторы статьи выяснили, как этого можно избежать, наблюдая за тем, какие гены включались и выключались во время развития пищевода и трахей в зародышах животных. Оказалось, что ключевую роль в этом процессе играл ген Sox2 - один из четырех участков ДНК, которые сегодня используются биологами для "перепрограммирования" стволовых клеток.
Как оказалось, активность этого гена определяет и то, в какой тип тканей превращаются "заготовки" пищевода и трахеи внутри эмбрионов лягушек и мышей. К примеру, если Sox2 был включен, то они формировали ткани пищеварительной системы, а при его отключении становились частью органов дыхания.
Вооружившись этой идеей, Уэллс и его коллеги смогли превратить набор из стволовых клеток в миниатюрный аналог пищевода, выращивая их в особой химической среде, способствовавшей включению Sox2 и ряда других генов, на протяжении примерно двух месяцев.
Подобные мини-органы, как подчеркивают ученые, не пригодны для имплантации в тело человека, однако их можно использовать для изучения того, как различные мутации влияют на развитие пищевода, и производства "заплаток" для лечения отдельных пациентов, используя их же собственные стволовые клетки.
И то, и другое, по мнению биологов, спасет десятки жизней и позволит отказаться от использования потенциально опасных имплантов на базе полимерных каркасов, которые сегодня засеиваются "взрослыми" клетками пищевода и вставляются в организм больных.
