Учёные вырастили функционирующий отдел желудка
Американские исследователи из Медицинского центра Детской больницы Цинциннати (Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, CCHMC) вырастили из плюрипотентных стволовых клеток ткани фундального отдела желудка, секретирующие кислоту и пищеварительные ферменты. Результаты работы, опубликованной 4 января 2017 года в Nature, могут быть использованы для изучения заболеваний желудка и тестирования лекарственных препаратов.
Два года назад исследовательской группе из CCHMC удалось успешно культивировать другую часть желудка – антрум (часть пилорического отдела), которая секретирует гормоны.
Опираясь на результаты этих двух работ, учёные смогут вырастить обе части желудка в лаборатории для изучения заболеваний и разработки более эффективных методов лечения.
«Теперь, когда мы способны создать из тканей антрального и фундального отделов желудка мини-органы, появилась возможность изучения физиологического взаимодействия данных тканей, исследования различий их реакций на инфекции, травмы и лекарственные препараты. С заболеваниями желудка сталкиваются миллионы людей в США, а рак желудка находится на третьем месте среди причин смерти от онкологических заболеваний в мире», — говорит доктор Джим Уэллс (Jim Wells), ведущий исследователь.
Уэллс с 2010 года возглавляет научно-исследовательскую работу, направленную на изучение методик выращивания различных частей желудка и кишечника с помощью плюрипотентных стволовых клеток человека. Цель его исследования – получение тканей для выявления причин заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также разработка их лечения.
Работа команды Уэллса направлена на изучение формирования таких органов, как пищевод, поджелудочная железа, желудок и кишечник в процессе эмбрионального развития человека. Учёные полагают, что результаты их работы смогут помочь в разработке новых методов лечения наследственных заболеваний, например, болезни Гершпрунга или моногенного диабета.
На начальном этапе исследовательской работы группа Уэллса столкнулась с трудностями, связанными с отсутствием информации о развитии желудка у эмбриона.
Изучение генетики данного процесса на мышах позволило учёным установить, что за формирование фундального отдела желудка отвечает сигнальный путь Wnt/бета-катенин.
Исследователям удалось воспроизвести данный путь в лабораторных условиях и вырастить из плюрипотентных стволовых клеток человека органоид со свойствами фундального отдела желудка.
Учёные смогли усовершенствовать методику, проведя серию экспериментов, которые позволили идентифицировать другие сигнальные пути, связанные с развитием важнейших типов клеток фундального отдела желудка. К ним относятся главные клетки (главные гландулоциты) — клетки слизистой оболочки желудка, секретирующие профермент пепсина пепсиноген, а также париетальные клетки, продуцирующие соляную кислоту.
По словам учёных, выращивание тканей фундального отдела желудка из плюрипотентных стволовых клеток человека занимает около шести недель.
В настоящее время группа Уэллса планирует изучить возможность моделирования заболеваний желудка человека на выращенных моделях органоидов желудка, трансплантированных мышам. В частности, Уэллс совместно с его коллегой, доктором Яной Завос (Yana Zavros), планирует изучить реакцию органоидов фундального отдела желудка на инфицирование бактериями H. (Helicobacter) pylori. Данный тип бактерий вызывает хронический гастрит, язву желудка и является основным фактором риска развития рака желудка.
Также созданные органоиды совместно с органоидами кишечника могут использоваться для изучения регуляции пищеварения, усваивания питательных веществ и влияния лекарственных препаратов на желудочно-кишечный тракт.
