Исследовательская группа под руководством Института биоинженерии Каталонии (IBEC) разработала технологию, которая может производить органоиды почек человека в больших масштабах. Это позволяет соединять органоиды с почками свиньи вне организма, а затем пересаживать их обратно тому же животному для оценки их жизнеспособности. Работа, опубликованная в журнале Nature Biomedical Engineering, является важной вехой в развитии регенеративной медицины. Она открывает путь к использованию органоидов почек, полученных из стволовых клеток человека, в клинических испытаниях клеточной терапии.
Работа, возглавляемая доктором Нурией Монтсеррат, стала результатом десятилетних научных исследований в области регенеративной медицины и биоинженерии органов. В результате команде впервые удалось соединить органоиды почек человека с живыми почками свиньи, подключенными к нормотермическим перфузионным аппаратам. Эти устройства обычно используются в операционных для поддержания жизнеспособности органов и насыщения их кислородом вне тела перед трансплантацией. С их помощью исследовательская группа смогла поместить органоиды человека в почки свиньи и отслеживать их интеграцию и функционирование в режиме реального времени.
«Наше исследование показывает, что сочетание органоидных технологий и перфузии ex vivo может обеспечить проведение клеточных вмешательств в полностью контролируемых условиях», — объясняет доктор Монтсеррат. «Долгосрочная цель — научиться регенерировать или восстанавливать органы перед трансплантацией. Это сократит время ожидания для пациентов с хроническими заболеваниями и увеличит количество пригодных для трансплантации органов».
Органоид почки — это трёхмерная структура размером в несколько микрометров, выращенная в лаборатории из стволовых клеток человека. Хотя это и не полноценный орган, он воспроизводит многие из его основных структур и функций. Благодаря этим характеристикам органоиды позволяют изучать развитие почек, тестировать новые лекарства, и есть надежда, что в конечном счёте их можно будет использовать для восстановления повреждённой почечной ткани или улучшения органов, предназначенных для трансплантации.
В этом исследовании впервые представлен систематический и масштабируемый метод получения тысяч органоидов почек человека с использованием методов генной инженерии.
«Несмотря на огромный клинический потенциал органоидов, одной из основных проблем при применении этой технологии в реальной медицине было создание органоидов в масштабируемом, единообразном и доступном по цене виде. Теперь, благодаря нашему методу, мы можем за короткое время с высокой точностью создать тысячи органоидов почек в контролируемых условиях без использования сложных компонентов», — говорит доктор Елена Гаретта, автор исследования.
Кроме того, перфузия органоидов в почках с помощью вышеупомянутых аппаратов позволяет измерять физиологические параметры органа в режиме реального времени, что даёт возможность немедленно обнаружить любые признаки повреждения или отторжения. Эксперименты проводились как ex vivo (вне организма), так и in vivo (на том же животном) с использованием модели трансплантации свиной почки, которая очень похожа на человеческую.
Через 24 и 48 часов после трансплантации человеческие органоиды оставались интегрированными в почечную ткань свиньи. Они сохраняли жизнеспособность и не вызывали существенного иммунного ответа. Пересаженная почка продолжала нормально функционировать, и не было никаких признаков повреждения или токсичности.
По словам авторов, эта методология позволяет представить себе клинический сценарий, при котором органы, предназначенные для трансплантации, могут быть обработаны и подготовлены к имплантации.
[Фото: Institute for Bioengineering of Catalonia / Núria Montserrat]
