Опубликовав недавно онлайн-репортаж в журнале Gut, исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Луи сказал, что они сделали клеточные линии от отдельных пациентов всего за две недели.
Они создали более 65 таких клеточных линий, используя ткани 47 пациентов, у которых были стандартные процедуры эндоскопического скрининга, такие как колоноскопия. Клеточная линия — это популяция клеток в культуре с одинаковым генетическим составом.
Ученые заявили, что клеточные линии могут помочь им понять основные проблемы в желудочно-кишечном тракте отдельных пациентов и использоваться для тестирования новых методов лечения.
«Хотя было технически возможно изолировать стволовые клетки эпителия кишечника от пациентов, было сложно использовать этот материал таким образом, чтобы это принесло им пользу на индивидуальной основе», — сказал один из старших исследователей Таддеус С. Стаппенбек, доктор медицинских наук, профессор патологии и иммунологии. «Это исследование продвигает область, поскольку мы разработали новые методы, которые позволяют быстро размножать эпителиальные стволовые клетки кишечника в культуре. Это устраняет узкие места и позволяет нам разрабатывать новые способы тестирования взаимодействия лекарств и окружающей среды у конкретных пациентов."
Для выращивания человеческих клеток исследователи адаптировали систему, используемую для выращивания эпителиальных стволовых клеток кишечника у мышей. В желудочно-кишечном тракте эпителиальные клетки выстилают внутреннюю поверхность пищевода, желудка и кишечника.
«Дополнительной важной особенностью этой системы является то, что мы можем изолировать линии стволовых клеток из биопсии кишечника», — сказал первый автор Келли Л. ВанДуссен, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Стаппенбека. «Эти биопсии представляют собой очень маленькие фрагменты тканей, которые обычно собирает гастроэнтеролог во время эндоскопических процедур.
Мы усовершенствовали эту технику, поэтому мы почти на 100% успешно создаем клеточные линии из биоптатов отдельных пациентов."
Исследователи разработали экспериментальную систему, которая создала высокий уровень критических факторов для выделения и увеличения кишечных эпителиальных стволовых клеток, включая сигнальный белок, называемый Wnt, и родственный белок, называемый R-спондином, который усиливает сигнал Wnt. Они также подвергли клетки действию белка под названием Noggin, который не позволял клеткам дифференцироваться в другие типы клеток, которые живут в желудочно-кишечном тракте.
После выращивания клеточных линий кишечника исследователи сотрудничали с Филиппом I. Тарр, доктор медицины, Мелвин Э. Карнахан, профессор педиатрии и директор отделения детской гастроэнтерологии и питания, чтобы провести эксперименты и посмотреть, как клетки взаимодействуют с бактериальными патогенами, такими как E. кишечная палочка.
Это показало, что патогенные штаммы E. coli, прикрепленные к эпителиальным клеткам кишечника. Считается, что эта привязанность является решающим шагом в стимулировании болезни.
Исследователи заявили, что созданная ими экспериментальная система должна привести к новым методам лечения бактериальных инфекций кишечника.
«В прошлом единственным действительно надежным методом изучения эпителиальных клеток ЖКТ было использование линий раковых клеток», — сказал старший научный сотрудник Мэтью А. Чорба, доктор медицины, гастроэнтеролог и доцент медицины. «Однако раковые клетки ведут себя иначе, чем доброкачественный эпителий желудочно-кишечного тракта, который поражен у пациентов с такими заболеваниями, как воспалительное заболевание кишечника.
Этот метод теперь позволяет нам изучать клетки, идентичные тем, которые живут в желудочно-кишечном тракте пациента. Кроме того, мы можем выращивать клеточные линии достаточно быстро, чтобы можно было разработать индивидуальный подход к пониманию болезни пациента и подобрать лечение в зависимости от основной проблемы пациента."
Исследователи заявили, что новый метод относительно прост и недорог, и его можно легко адаптировать для использования в других лабораториях.
«Вы можете выращивать эти клетки, дифференцировать их, а затем тестировать различные методы лечения с использованием этих клеток», — объяснил Стаппенбек. "Если мы хотим узнать, подвержены ли конкретные пациенты определенным типам инфекций, мы можем проверить это. Мы очень рады этому, потому что мы выходим на новую территорию. У нас никогда не было такой возможности."
Забегая вперед, исследователи полагают, что эти клеточные линии будут полезны при тестировании новых мишеней для лекарств, для разработки вакцин и для лучшего понимания того, как эти человеческие клетки взаимодействуют с полезными и вредными микробами, которые также живут в кишечнике.