Ученые разработали новую модель печени в лаборатории. Органоид состоит из трех типов клеток: взрослых гепатоцитов, холангиоцитов и мезенхимальных клеток. Модель воспроизводит структуру печени в области желчных протоков и позволяет изучать процессы, связанные с оттоком желчи и заболеваниями печени. С помощью созданных органоидов исследователи смоделировали состояние, похожее на фиброз печени. Также эти модели помогут изучать роли определенных генов при заболеваниях печени. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Органоидные модели — это трехмерные малые модели органов, которые выращивают в лаборатории из живых клеток. Для их создания ученые берут клетки определенного органа и помещают их в специальные условия, где клетки сами собираются в структуру, похожую на настоящий орган. Эти модели помогают изучать, как работают органы, как развиваются болезни и как лекарства влияют на ткани. Главные преимущества органоидов — они более похожи на настоящие органы, чем обычные культуры клеток в лаборатории, и позволяют проводить эксперименты без использования животных. Однако не всегда удается полностью воспроизвести все типы клеток и сложную структуру органа, а также обеспечить полноценное кровоснабжение и взаимодействие с другими системами организма.
Ученые разработали новую органоидную модель печени, которая точнее воспроизводит ее структуру и функции. В отличие от предыдущих моделей, состоящих из одного или двух типов клеток, эта модель включает три основных типа клеток печени: гепатоциты, зрелые холангиоциты и мезенхимальные клетки печени. Такой подход позволил создать так называемый «перипортальный ассемблоид» — сложную трехмерную структуру, имитирующую область печени, где происходит отток желчи.
Для создания модели ученые сначала вырастили органоиды, состоящие только из гепатоцитов, которые сформировали функционирующие желчные канальцы и сохранили ключевые свойства настоящих клеток печени. Затем исследователи добавили к ним холангиоциты и мезенхимальные клетки, что позволило собрать ассемблоиды поэтапно, наподобие конструктора. В результате ученые получили модель, которая эффективно транспортирует желчь из клеток печени в желчные протоки, как это происходит в организме.
Для изучения функций и заболеваний печени исследователи варьировали количество мезенхимальных клеток, что вызвало процесс, похожий на печеночный фиброз — образование рубцовой ткани. Также они смешивали нормальные и мутированные клетки или «выключали» определенные гены, чтобы понять роль каждого типа клеток в развитии заболеваний печени.
Чтобы проанализировать форму и структуру ассемблоидов команда применяла топологический анализ данных. Этот метод позволил классифицировать различные формы органоидов и выявить связь между их формой и функциональностью печени, то есть определить, какие формы органоидов обеспечивают лучшую работу печени со временем.
«Мы рады, что смогли создать модель печени в области желчных протоков, которая впервые сочетает портальную мезенхиму, холангиоциты и гепатоциты. Хотя некоторые клетки все еще отсутствуют, а именно эндотелий и иммунные клетки, модель с высокой точностью отражает клеточную и структурную архитектуру перипортальной области печени в масштабе лабораторной чашки. Наши печеночные ассемблоиды — это первая универсальная лабораторная модель, которую можно использовать для изучения оттока желчи, повреждения желчных протоков и того, как различные клетки печени способствуют развитию заболевания», — отмечает Меритксель Хух из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка.
В будущем исследователи планируют адаптировать эту технологию для человеческих клеток. Это позволит использовать трехмерные модели печени для тестирования лекарств, оценки их эффективности и токсичности в условиях, максимально приближенных к живому организму, что значительно повысит качество и надежность фармацевтических исследований.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
