Исследователи сообщают о создании биологически точной платформы для массового производства, которая преодолевает основные препятствия на пути биоинженерии тканей печени человека, пригодных для терапевтической трансплантации людям.
Команда под руководством Детского центра медицины стволовых клеток и органоидов Цинциннати (CuSTOM) и городского университета Йокогамы в Японии сообщает о своих выводах, декабрь. 5 в отчетах по ячейкам. Ведущим исследователем исследования является Таканори Такебе, доктор медицины, врач / исследователь в обоих учреждениях.
По словам Такебе, текущее исследование преодолевает то, что было проблемой для исследователей, работающих над биоинженерными исследованиями человеческих органов, которые безопасны и эффективны для терапевтического использования.
Новый процесс позволяет исследователям создавать отдельные партии до 20000 генетически согласованных, трехмерных и высокофункциональных микропочки печени. При объединении партия имеет достаточное количество клеток печени и возможность ее размера для трансплантации человеку с печеночной недостаточностью или для тестирования лекарств. Ткани печени также были полностью созданы из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), что позволило избавиться от побочных продуктов кормления животных, используемых для производства клеток в исследовательских целях – барьера для клеток, используемых в терапевтических целях.
"Поскольку теперь мы можем преодолеть эти препятствия для создания высокофункциональных трехмерных зачатков печени, наш производственный процесс очень близок к соблюдению стандартов клинического уровня," объясняет Такебе. "Возможность сделать это в конечном итоге позволит нам помочь многим людям с последней стадией заболевания печени. Мы хотим спасти жизни детей, нуждающихся в трансплантации печени, преодолев дефицит донорской печени, доступной для этого."
Исследователи подчеркивают, что до начала первоначальных клинических испытаний необходимо продолжение исследований и доработка их процесса. Такебе считает, что это может произойти в ближайшие два-пять лет.
Печень по дизайну
Работа включает международную команду научных и промышленных сотрудников, в основном в Японии и в Цинциннати. Такебе и его коллеги за последние пять лет опубликовали несколько исследований, в которых был достигнут постоянный прогресс в определении точных генетических и молекулярных схем, необходимых для имитации естественного человеческого развития. Это позволяет исследователям разрабатывать и биоинженерии функциональную трехмерную миниатюрную печень человека в лаборатории.
Чтобы помочь преодолеть биологическую проблему питающих клеток животного происхождения в текущем исследовании, Такебе и его команда использовали свою точно настроенную формулу генетических и молекулярных компонентов для создания тканей печени в специально разработанных U-образных нижних планшетах с микролунками. В планшетах используется комбинация химических методов для формирования тонкоструктурированной пленки внутри микролунок, предназначенной для развития зачатков печени.
Но до этого шага исследователи начали массовое производство, изначально используя ИПСК, полученные от доноров, для выращивания трех критических типов клеток-предшественников печени, необходимых для создания здоровой печени. К ним относятся клетки энтодермы печени, а также клетки мезенхимы эндотелия и перегородки. Данные исследования показывают, что при этом образуются надежные и высокофункциональные клетки-предшественники, которые помещаются в специально разработанные микролунки с пленочным покрытием. Затем клетки-предшественники участвуют в высоком уровне молекулярной кросс-коммуникации, формируя самоорганизующиеся трехмерные зачатки печени.
Авторы пишут, что после того, как они создали более 20000 (печеночных) микропятен на лунку, способную достичь масштабируемого, терапевтически жизнеспособного уровня, они протестировали функциональность трехмерных тканей на генетически запрограммированных моделях заболевания печени на мышах. Животных спасли от болезни печени высокофункциональные органы.