Изследователи са разработили нов органоид, който имитира човешкия фетален панкреас. Това откритие ще позволи да се проследят важни процеси, чрез които да се повлиява по-качествено на лечението на диабета, разясниха специалисти. През последните години изследванията в областта на регенеративната медицина  позволиха създаването на органоиди. Те представляват триизмерни култури от клетки, които се развиват и функционират подобно на органи. Тези структури предлагат възможност да се изследват процесите на клетъчното развитие и да се изучат причините за различни заболявания. В скорошния  пробив учените са създали нов тип органоид, който наподобява човешкия фетален панкреас.

Жизненоважен орган

Панкреасът е жизненоважен орган, който изпълнява две основни функции – ендокринна и екзокринна, поясняват изследователи. По думите им  ендокринната функция включва производството на хормони като инсулин и глюкагон, които регулират нивата на кръвната захар. Екзокринната функция е свързана със секрецията на ензими, които разграждат храната в храносмилателната система. Дефекти в развитието на панкреаса могат да доведат до сериозни заболявания, включително диабет тип 1, който се проявява често в детска възраст, допълват специалистите. И продължават, че научният експеримент ще позволи да  се изучи развитието на панкреаса още от ембрионален етап.

Експеримент

Чрез новия експеримент е бил създаден органоид на панкреаса. Той се отглежда в лабораторни условия и симулира физиологичните и анатомичните характеристики на реалния орган. Технологията за създаване на органоиди включва използването на специфични растежни фактори и микросреда, разясняват експерти. Подходящата среда от своя страна стимулира клетките да се организират в структури, наподобяващи органи.

Наблюденията

Органоидите предлагат редица предимства пред традиционните методи за изследване. Те предоставят по-точно отражение на човешката биология в сравнение с животинските модели, които не винаги възпроизвеждат напълно човешките физиологични процеси. Освен това органоидите позволяват на учените да изследват как клетките взаимодействат. Също така как реагират на външни фактори и как се развиват в реално време.

Процесът

Създаването на органоид, който наподобява феталния панкреас, изисква значителни иновации в биотехнологиите. Това разясняват учените.  Според тях при новия вид експеримент са  използвани плурипотентни стволови клетки. Те са били фино стимулирани да създадат специалния органоид. Той имитира не само морфологията на феталния панкреас, но и функционалните му характеристики. В него се формират предшественици на ендокринни и екзокринни клетки, включително бета-клетки, които секретират инсулин. Освен това органоидът показва типични модели на генна експресия, характерни за ранните етапи на развитие на панкреаса. Това го прави изключително точен модел за изследванията.

Диабета

Диабетът –  тип 1, често е свързан с разрушаването на бета-клетките в панкреаса. Изучаването на тези клетки в контекста на феталното развитие може да предостави важна информация за механизмите, които стоят зад заболяването. С помощта на органоидите учените могат да изследват как различни фактори – генетични или екологични – влияят върху развитието на бета-клетките и тяхната функция.

Лекарствата

Феталните панкреасни органоиди могат да бъдат използвани като платформа за тестване на лекарства. Тъй като те точно възпроизвеждат човешката биология, новите лекарства за диабет и други панкреасни заболявания могат да бъдат тествани върху тези органоиди. И това ще става преди да бъдат изпитвани върху хората.

Научни ограничения

Макар че органоидите предоставят изключително ценна информация, те не могат напълно да възпроизведат сложността на човешките органи в контекста на организма. Освен това създаването на органоиди от стволови клетки е технически сложно и изисква значителни ресурси. Това ограничава мащаба, в който тази технология може да бъде използвана за момента. Междувременно учените напомнят, че използването на органоиди поставя редица етични въпроси. Един от тях е свързан с използването на човешки стволови клетки, особено ако те са извлечени от ембрионални тъкани. Въпреки че индуцираните плурипотентни клетки преодоляват този проблем, въпросите относно отговорното използване на технологията остават актуални.

Разширяване на моделите

С развитието на технологията учените ще могат да създават още по-сложни органоиди, които включват взаимодействия между различни типове клетки и системи. Например, бъдещи изследвания могат да включват модели на панкреаса, които взаимодействат с други органи като черния дроб или червата. Органоидите обещават да трансформират медицината, като предоставят по-точни модели за изследване и лечение. До този момент освен на панкреас – са били създадени и модели на черен дроб, бъбреци и други. Чернодробните органоиди представляват миниатюрни версии на черния дроб, които могат да изпълняват основни функции като детоксикация и метаболизъм. Те са полезни за изследване на чернодробни заболявания и тестване на токсичността на лекарства.

Видове органоиди

Сърдечните органоиди се създават за моделиране на функциите на сърдечния мускул. Те позволяват изучаване на сърдечни заболявания и изследване на аритмии и сърдечна недостатъчност. Бъбречните органоиди възпроизвеждат основните структурни единици на бъбрека, включително нефроните. Те се използват за изследване на бъбречни заболявания и токсикология.

Ретиналните органоиди

Ретиналните органоиди наподобяват структурата и функциите на ретината, като съдържат светлочувствителни клетки. Те се използват за изследване на дегенеративни заболявания на ретината и слепота. Чревните органоиди се изграждат от стволови клетки и пресъздават структурата на червата, включително криптите и ворсинките. Те се използват за изследване на заболявания като възпалителни заболявания на червата, рак на дебелото черво и инфекциозни болести.

Ценни

Белодробните органоиди възпроизвеждат ключови аспекти на дихателната система, като алвеолите и бронхиалния епител. Те са ценни за изследване на белодробни заболявания като COVID-19, фиброза и астма. Мозъчните органоиди, създадени от индуцирани плурипотентни стволови клетки – възпроизвеждат сложната структура и функции на мозъчната тъкан. Те се използват за изследване на неврологични заболявания като Алцхаймер, Паркинсон и аутизъм, както и за изучаване на ранните етапи от развитието на човешкия мозък. Тестването с мозъчни органоиди е особено ценно за болестта на Алцхаймер, тъй като позволява изследване на молекулярните механизми на заболяването и тестване на нови терапевтични подходи в контролирана лабораторна среда. Всичките тези органоиди отварят нови перспективи за регенеративната медицина, предоставяйки потенциал за бъдещи терапевтични приложения. Интересно е тук да споменем и в кои държави за първи път започват подобни изследвания. Първите опити за създаване на органоиди от стволови клетки започват в изследователски центрове в различни страни, като ключова роля играят научни институции в Европа и Северна Америка. Учените в Австрия, САЩ, Великобритания и други държави са сред пионерите в тази област, разработвайки органоиди, които имитират структури като мозък, черва и черен дроб. Тези изследвания са резултат от сътрудничество между водещи университети и институти, които разширяват границите на биологията и медицината.