Американские ученые получили новый вид органоида, который содержит в себе одновременно клетки сердца и кишечника. С его помощью исследователи смогут изучать, как развивающиеся ткани взаимодействуют друг с другом, сообщает пресс-служба Института Гладстона (США). Результаты опубликованы в журнале Cell Stem Cell.
На самых ранних этапах новой жизни человека клетки – сначала идентичные – начинают делиться на отдельные типы и в конечном итоге образуют разнообразные ткани и органы. Во время этого процесса соседние ткани обмениваются химическими сигналами, которые побуждают друг друга к разным этапам развития. Но как именно происходит это общение? Этот процесс очень динамичен и сложен для изучения.
Разобраться поможет новый тип органоидов, который ученые из Гладстона получили случайно. Они создавали сердечные органоиды из плюрипотентных стволовых клеток, которые обычно выращивают в различных «коктейлях» из питательных веществ. В «классическом» коктейле образуются в основном клетки сердечной мышцы. На этот раз ученые попробовали другой коктейль, чтобы получить большее количество сердечных клеток.
Команда обнаружила, что в ряде случаев в новом коктейле получаются органоиды, содержащие не только клетки сердца, но и клетки кишечника.
«Мы были заинтригованы, потому что органоиды обычно превращаются в один тип ткани – например, только в ткань сердца, – говорит Ана Силва, один из авторов работы. – Здесь ткани сердца и кишечника срастались контролируемым образом, как в нормальном эмбрионе».
В новых органоидах сформировались более сложные структуры сердца: некоторые напоминали более зрелые кровеносные сосуды. Типы и пропорции сердечных клеток в новых органоидах, а также их электрические свойства (способность проводить электрические импульсы) были очень похожи на таковые в настоящем сердце эмбриона. Клетки же в обычных органоидах, которые не содержат ткани кишечника, останавливаются на гораздо более ранней стадии своего превращения в клетки сердца.
Ученые также показали, что ткань кишечника в новых органоидах превратилась во множество узнаваемых структур и типов клеток, особенно в тонкой кишке. Более того, клетки кишечника и сердца в новых органоидах выделяют химические вещества, которые участвуют в передаче сигналов между двумя тканями во время развития сердца.
Новые органоиды «прожили» в чашке Петри более года, что является очень долгим сроком – особенно для больших трехмерных скоплений клеток. Эта говорит о том, что аналогичные органоиды можно выращивать в качестве надежных систем для длительных лабораторных исследований. И хотя органоиды не могут полностью уловить каждую деталь реального развития сердца и кишечника, с их помощью можно увидеть, как клетки работают сообща. И выяснить, например, почему произошел тот или иной сбой в развитии и развились врожденные заболевания.
[Фото: MICHAEL SHORT/GLADSTONE INSTITUTES]
