Из стволовых клеток впервые выращены ткани внутреннего уха человека
Исследователи из Медицинской школы университета Индианы (Indiana University School of Medicine), США, успешно разработали методику выращивания тканей внутреннего уха из стволовых клеток человека. Результаты работы, опубликованной 1 мая 2017 года в Nature Biotechnology могут стать основой создания платформ для моделирования болезней, связанных с нарушением слуха и проблемами с вестибулярным аппаратом, и помочь в разработке новых методов их лечения.
«Внутреннее ухо – один из немногих органов, к которому неприменима биопсия. По этой причине его ткани труднодоступны для проведения исследований», — говорит доктор Эри Хашино (Eri Hashino), профессор оториноларингологии Медицинской школы университета Индианы.
«Выращенные в лабораторных условиях ткани внутреннего уха человека открывают беспрецедентные возможности для разработки и тестирования новых терапевтических методов для лечения различных заболеваний данного органа».
Исследование, возглавляемое доктором Карлом Келером (Karl R. Koehler), доцентом кафедры оториноларингологии и хирургии головы и шеи (Department of Otolaryngology and Head and Neck Surgery) при Медицинской школе университета Индианы, основано на предыдущей работе команды с использованием технологии трёхмерной культуры.
В отличие от традиционной методики выращивания клеток на плоских поверхностях, такая техника позволяет культивировать стволовые клетки (СК) в виде плавающей шарообразной трёхмерной агрегации. Это благоприятно влияет на развитие СК, т.к. напоминает условия их естественной среды в организме, позволяя создать более прочные и сложные межклеточные взаимодействия.
Культивируя стволовые клетки человека таким образом и обрабатывая специфическими сигнальными молекулами, исследователи смогли активировать ключевые процессы, участвующие в развитии внутреннего уха человека. В итоге учёные смогли получить органоиды – трёхмерные структуры, содержащие волосковые клетки (рецепторы слуха) и сенсорные клетки, реагирующие на изменение положения тела.
«По сути, мы изобрели способ выращивания внутреннего уха человека из стволовых клеток», — говорит доктор Келер. «После того, как мы около года настраивали наш метод, мы были потрясены, обнаружив, что можем создать несколько органоидов внутреннего уха в виде агрегата клеток, каждый из которых всего размером с горошину».
Исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR для того, чтобы стволовые клетки продуцировали флуоресцентно меченные сенсорные клетки.
Анализируя меченные клетки, учёные обнаружили, что органоиды содержат популяцию сенсорных клеток, которые обладают такой же функциональной сигнатурой, что и клетки, реагирующие на гравитацию во внутреннем ухе человека в естественных условиях.
«Мы также обнаружили нейроны, подобные тем, что передают сигналы от уха к мозгу, формируя связи с сенсорными клетками», — сказал доктор Келер. «Это потрясающая особенность данных органоидов, поскольку оба типа клеток критически важны для формирования слуха и равновесия».
Доктор Хашино отметил, что полученные результаты являются «действительно поворотным моментом, поскольку до сегодняшнего дня потенциальные лекарственные препараты и методы тестировались на клетках животных, которые часто ведут себя иначе, чем человеческие клетки».
В настоящее время исследователи используют органоиды внутреннего уха человека для изучения генов, связанных с глухотой, и их участие в нормальном развитии. Также они планируют начать первый в истории скрининг лекарств с использованием органоидов внутреннего уха человека.
«Мы надеемся открыть новые препараты, способные помочь восстановить волосковые клетки, реагирующие на звук, у людей с серьёзными проблемами со слухом», — сказал доктор Хашино.
