Представете си как с помощта на стволовите клетки биха могли да се отглеждат лабораторно органи. Колко само човешки животи биха били спасени? Това не е сценарий на фантастичен филм, а бъдещето пред модерната медицина.

Проблем

Все повече хора се нуждаят от трансплантация на органи, за да живеят, но те не я получават, защото донорите не достигат. Всяка година по света се извършват около 130 000 трансплантации на органи, но много повече хора умират в очакване на орган. Много от пациентите дори не са попаднали в списъка на чакащите за трансплантация.

Перспектива

Генното инженерство е пред откритие, при което трансплантациите ще бъдат възможни за всеки болен пациент. Това би било станало благодарение на тестовите с т.нар. органоиди. Това са мини органи, които са създадени с помощта на стволовите клетки. Те обаче нямат същите характеристики като истински органи.

Иновация

Органоидите представляват по-малки от сусамовите семена топчета, изградени от стволови клетки. Поставени под микроскоп тези лабораторно отгледани миниатюрни органи показват поразителна сложност. Например те биха могли да са малките тубули на бъбрек, деликатни гънки на мозъчната кора.

Видове

Този вид лабораторни модели могат още да се изградят като черния дроб, стомаха, червата и панкреаси, сърца, бъбреци и дори млечни и слюнчените жлези. Тестовете с тях от своя страна могат да разкрият как генетичните различия влияят на функцията на даден орган или как тялото може да реагира на ново лекарство.

Зародиш

Всички органоиди се развиват от стволови клетки, отгледани в специална среда, която ги карат да се диференцират в множество типове клетки.  По-късно тези клетки се самоорганизират и си сътрудничат. Част от органоидите са изградени от плурипотентни клетки. Същите са  изолирани от човешки ембрион или препрограмирани от зрели клетки – които на теория могат да станат всеки тип клетка в тялото.

Учените

Някои учени разчитат в тестовете си с органоиди на възрастни стволови клетки. Те са изолирани от тъканите, които покриват нашите органи и им помагат да се регенерират след нараняване. Тези клетки произвеждат по-прости структури от плурипотентните стволови клетки, но все пак могат да бъдат мощни инструменти за прогнозиране по време на изследванията.

Недостатък

Органоидите наистина приличат на органи по много начини, но им липсват определени характеристики. По този начин те не могат все още да функционират и растат като истинските. По-специално нямат система от кръвоносни съдове, които да подхранват вътрешната тъкан, когато органът става по-голям.

Опростени

Органоидите все още не успяват да надминат опростените си модели. Изследванията позволяват на учените да наблюдават как лабораторните структури се изменят в ранното човешко развитие и как определени генетични мутации или инфекции могат да провалят функцията на даден орган.

Растеж

Миниорганите възпроизвеждат растежа на органите през първите седмици и месеци от живота на всеки човек. Те могат да помогнат на изследователите да открият проблеми в този процес, като например генетична мутация, която причинява липса на ключови типове клетки в червата.

Принос

Мозъчните органоиди са отглеждани до 500 – 600 дни. Те представляват мощен модел за изучаване на болести като аутизъм и шизофрения. Изследванията върху тях биха могли да помогнат  при разработване на нови видове лечения за депресия.

Новости

Едно от новите изследвания проследява как се  стига до отглеждане на частички от мозъчна тъкан. В случая са използвани клетки на пациенти в лабораторията,  където се провежда проучването. Тези малки частички, които са създадени в лабораторни условия по-късно биха могли да се използват за възстановяване на мозъчни наранявания, причинени от инсулт или травма.

Култивиране

Изследването с мозъчните частички е най-новото в бързо развиващата се и етично сложна област на мозъчните органоиди. По време на него учените показват, че когато се култивират в правилните условия, невроните стават отлични за наблюдение. Те започват да образуват малки мозъчни структури, което пък позволява на учените да изследват състояния на развитието на човешкия мозък. Особено важни са състоянията като аутизъм и някои от другите невронаучни отклонения.

Мнения

Мненията на изследователите са категорични, че отгледаната в лаборатория мозъчна тъкан може да бъде успешно имплантирана на място на нараняването. По тази причина всички смятат, че тези проучвания имат клиничен потенциал.  При тях се поправя мозък на възрастен, което предполага, че може да има бъдещи клинични приложения. В друг случай резултатите показват, че „органоидите на човешкия мозък“ – топчета от неврони с размер на сусамово семе – могат успешно да се интегрират и в мозъка на плъхове. Тогава се регистрира свързване  на органоида  с кръвоснабдяването  на плъховете.

Сърца

Сърдечни органоиди също могат да се създават чрез извличането на стволовите клетки. В този случай  клетките се самоорганизират като тези в ембрион. Най-често отново се използват програмирани човешки плурипотентни стволови клетки. Те имат способността да се диференцират във всякакъв вид тъкан и по-специално в сърдечни клетки. Доста трудно, но не и невъзможно,  е създаването на трите тъканни слоя, присъстващи в стените на сърдечната камера. Такъв например е тъканният слой на един от първите части на сърцето.

 Среда

Щом са извлечени стволовите клетки, то учените прибягват до друго сложно действие. Те потапят стволовите клетки в различни концентрации на стимулиращи растежа хранителни вещества. И така се опитват да открият рецепта, която принуждава клетките да образуват тъкани в същия ред и форма, както и наблюдаваните при ембрионите.

Развитие

След 1 седмица на развитие, сърдечните органоиди са структурно еквивалентни на сърцето на 25-дневен ембрион. Изследванията на този етап показват, че сърцето има само една камера, която ще стане лявата камера на зрялото сърце. Органоидите са с диаметър около 2 милиметра. Те включват основните типове клетки, които обикновено присъстват в този етап на развитие. Това са кардиомиоцити, епителни клетки, фибробласти и епикард.

Размери

Тези сърдечни органоиди не са по-големи от сусамово семе и пулсират с хипнотичен ритъм. Това са човешки „минисърца“, първите създадени в лабораторията с ясно биещи камери. Миниатюрните органи или органоиди имитират работещото сърце на 25-дневен човешки ембрион. Въпросните проучвания биха могли да помогнат за разкриването на много мистерии – включително защо сърцата на бебетата не остават белези, след като преживеят инфаркт.

Оцеляване

Минисърцата, които досега са оцелели повече от 3 месеца в лабораторията, ще помогнат на учените да видят развитието на сърцето в най-големите подробности. Те могат също така да разкрият произхода на сърдечни проблеми като вродени сърдечни дефекти при бебета и смърт на сърдечни клетки след инфаркт.