Stworzono najbardziej złożone organoidy żołądka

Uczeni z Cincinnati Children's Hospital wykorzystali indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC) do stworzenia organoidów żołądka o trójwarstwowej strukturze i funkcjach cechujących prawdziwy narząd. Organoid może się kurczyć (dzięki mięśniom gładkim) i wydzielać kwas solny.

Organoidy są skupiskami tkanek hodowanych in vitro, które naśladują działanie ludzkich narządów i są coraz częściej wykorzystywane do modelowania chorób. Powstają dzięki genetycznemu przeprogramowaniu dorosłych komórek (zazwyczaj ze skóry) do stadium indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC), które są przekształcane do tkanek danego narządu i formują się w trójwymiarowe struktury.

Większość organoidów wykazuje jedynie podstawowe funkcje, brak im różnorodności komórkowej i złożoności właściwego narządu. Teraz po raz pierwszy udało się stworzyć organoidy żołądkowe, zwane także miniżołądkami. 

- Ogólna koncepcja była taka, że możemy wygenerować oddzielne składniki danej tkanki i stworzyć złożony organ. W tym przypadku, użyliśmy żołądka jako reprezentatywnego systemu narządów. Zaczęliśmy od komórek z trzech podstawowych warstw zarodkowych - jelitowych prekursorów neuroglejowych, mezenchymalnych i nabłonkowych - wszystkie oddzielnie wyprowadzone z iPSC. Z nich wygenerowaliśmy wewnętrzną wyściółkę żołądka, która zawiera gruczoły produkujące kwas, otoczone warstwami mięśni gładkich, które mieszają to, co jemy, w małą papkę. Ta warstwa zawiera funkcjonalne neurony jelitowe, które kontrolują skurcze zmodyfikowanej tkanki żołądka. Łącząc je w odpowiednim czasie i miejscu, aby przybliżyć normalne tworzenie się żołądka, byliśmy w stanie doprowadzić do ich samoorganizacji w celu utworzenia tych wysoce złożonych i fizjologicznie normalnie wyglądających segmentów żołądka - powiedział prof. James Wells z Center for Stem Cell and Organoid Medicine Cincinnati na University of Cincinnati, główny autor badania.

Zaprojektowane organoidy wykazały cechy ludzkiego antrum żołądka, czyli części żołądka, która przechowuje strawiony pokarm i przechodzi w dwunastnicę. Wiele wskazuje, że zastosowana technologia może być przydatna w inżynierii tkankowej innych organów, takich jak płuca, wątroba czy pęcherz moczowy.

Miniaturowe żołądki zostały przeszczepione myszom, których ciała funkcjonowały jak żywy inkubator. Rozwinęły się do postaci miniżołądków i osiągnęły rozmiar kilku milimetrów, przypominające ludzkie tkanki na podobnym stadium rozwoju. 

Nowo opracowana technologia może zostać zademonstrowana do stworzenia złożonego organoidu przełyku. Może ona przyczynić się do stworzenia nowych metod leczenia żołądka i chorób układu pokarmowego.