Ученые из Медицинского центра детской больницы Цинциннати сообщают, что 29 октября в журнале Nature они использовали человеческие плюрипотентные стволовые клетки, которые могут стать клетками любого типа в организме, чтобы вырастить миниатюрную версию желудка. В сотрудничестве с исследователями из Медицинского колледжа Университета Цинциннати они использовали лабораторные мини-желудки (называемые желудочными органоидами) для изучения инфекции, вызванной бактериями H. pylori, основной причиной язвенной болезни и рака желудка.По словам Джима Уэллса, доктора философии, главного исследователя и ученого, это первое молекулярное поколение трехмерных органоидов желудка человека (ГГО) открывает новые возможности для открытия лекарств, моделирования ранних стадий рака желудка и изучения некоторых основ диабета, связанного с ожирением. в отделах биологии развития и эндокринологии в Cincinnati Children’s.
По его словам, это также первый случай, когда исследователи создали трехмерную модель передней кишки человеческого эмбриона — многообещающую отправную точку для создания тканей других органов передней кишки, таких как легкие и поджелудочная железа.«До этого исследования никто не генерировал клетки желудка из плюрипотентных стволовых клеток человека (hPSC)», — сказал Уэллс. «Кроме того, мы обнаружили, как способствовать формированию трехмерной ткани желудка со сложной архитектурой и клеточным составом».Это важно, потому что различия между видами в эмбриональном развитии и архитектуре взрослого желудка делают мышиные модели менее чем оптимальными для изучения развития человеческого желудка и болезней, добавил Уэллс.
Исследователи могут использовать органоиды желудка человека в качестве нового инструмента открытия, чтобы помочь раскрыть другие секреты желудка, такие как определение биохимических процессов в кишечнике, которые позволяют пациентам с обходным желудочным анастомозом избавиться от диабета вскоре после операции до значительной потери веса. Диабет и метаболический синдром, вызванный ожирением, представляют собой стремительно развивающуюся эпидемию общественного здравоохранения.
По словам Уэллса, до сих пор серьезной проблемой при лечении этих и других заболеваний, связанных с желудком, было относительное отсутствие надежных систем лабораторного моделирования для точного моделирования биологии человека.Ключом к выращиванию органоидов желудка человека было определение этапов нормального формирования желудка во время эмбрионального развития. Управляя этими нормальными процессами в чашке Петри, ученые смогли заставить плюрипотентные стволовые клетки превратиться в желудок.
В течение месяца эти шаги привели к образованию трехмерных органоидов желудка человека, которые имели диаметр около 3 мм (1/10 дюйма). Уэллс и его коллеги также использовали этот подход, чтобы определить, что движет нормальным формированием желудка у людей, с целью понять, что идет не так, когда желудок формируется неправильно.Наряду с первым автором исследования Кайлом Маккракеном, аспирантом / доктором медицинских наук, работающим в лаборатории Уэллса, и Яной Заврос, доктором философии, научным сотрудником отдела молекулярной и клеточной физиологии Калифорнийского университета, авторы сообщают, что были впечатлены тем, как быстро бактерии H. pylori инфицированные эпителиальные ткани желудка.
По словам Маккракена, в течение 24 часов бактерии вызвали биохимические изменения в органе. Органоиды желудка человека точно имитировали ранние стадии желудочного заболевания, вызванного бактериями, включая активацию гена рака, называемого c-Met, и быстрое распространение инфекции в эпителиальных тканях.
По словам авторов, еще одной важной частью проблемы команды было относительное отсутствие предыдущей исследовательской литературы о том, как развивается человеческий желудок. Уэллс сказал, что ученым пришлось использовать комбинацию опубликованных работ, а также исследований из его собственной лаборатории, чтобы ответить на ряд основных вопросов развития о том, как формируется желудок. В течение двух лет этот подход к экспериментам с различными факторами, влияющими на формирование желудка, в конечном итоге привел к формированию трехмерных человеческих тканей желудка в чашке Петри.
Уэллс подчеркнул важность фундаментальных исследований для конечного успеха этого проекта, добавив: «Эта веха была бы невозможна, если бы не предыдущие исследования многих других фундаментальных исследователей по пониманию развития эмбриональных органов».Видео: http://www.youtube.com/watch?v=KwSe8xBAKpA