С помощью трёх типов клеток, среди которых были и индуцированные стволовые клетки, учёные создали зачатки печени, которые после пересадки в организм продолжали расти и приобретали собственную сосудистую систему, подключённую к кровеносной системе хозяина.
Учёным из Городского университета Иокогамы (Япония) удалось вырастить в мышах человеческую печень. Печень эта получилась, разумеется, не натуральных человеческих размеров, но по структуре и функциям её не отличить от обычной. Результаты своих трудов исследователи опубликовали в журнале Nature.
Группа Таканори Такебе культивировала печень из трёх типов человеческих клеток. Во-первых, это были индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, материалом для которых послужили клетки кожи человека, возвращённые в «младенческое», додифференцированное состояние. Получив такие стволовые клетки, исследователи включили у них гены, характерные для клеток печени, чтобы специализация этих клеток пошла по печёночному пути. Во-вторых, к этим клеткам добавили эндотелиальные, выстилающие изнутри кровеносные сосуды (их взяли из пуповины). Третьим компонентом клеточной смеси были мезенхимальные клетки, которые дают начало костям, хрящам и жировой ткани. (Эти же три вида клеток лежат в основе печени при эмбриональном развитии.)
Соединить всё это вместе учёных побудило одно наблюдение: пытаясь понять, как в толще тканей появляются кровеносные сосуды, они выращивали разные типы клеток вместе и в какой-то момент заметили, что клетки самоорганизуются в трёхмерные структуры. После этого последовали сотни попыток, в ходе которых были подобраны пропорции и условия для формирования крохотных печёночных зачатков.
Клеточные печёночнообразные структуры дорастали до 4 мм в поперечнике, после чего их вживляли мышам в брюшную полость или где-то в районе черепа. Маленькая человеческая печень успешно приживалась, начинала выделять в кровь характерные для печени белки и производила специфические для человеческого организма метаболиты. Мыши, у которых отказывала собственная печень, выживали за счёт таких трансплантатов. Но при этом, что более важно, эти клеточные образования не прекращали расти после трансплантации и даже формировали собственные сосуды и сами подключались к окружающей их кровеносной системе.
То есть решалась одна из самых больших проблем, связанных с выращиванием органов: как создать в таком органе систему кровоснабжения и как подключить её к кровеносной системе организма. Правда, чтобы полностью увериться в успехе, за животными надо будет понаблюдать ещё несколько месяцев, так как клетки трансплантатов могут либо погибнуть, либо, наоборот, превратиться в опухоль (склонностью ко второму варианту особенно славятся индуцированные стволовые клетки).
Путь, по которому пошли японцы, представляет собой нечто среднее между двумя основными методами, разрабатываемыми в регенеративной медицине для выращивания или обновления органов. Сейчас органы либо выращивают целиком (как, например, мочевой пузырь или трахею), либо просто вводят в организм неорганизованные клетки в надежде, что они сами сделают то, что нужно. Подход японских исследователей объединяет эти две технологии, опираясь на способность клеток самоорганизовываться даже при формировании довольно сложных органов. (Подобную же самоорганизацию можно наблюдать и для некоторых других структур, скажем, для глазного бокала — одной из ранних стадий формирования глаза.)
Авторы работы полагают, что таким же образом можно получать другие органы, к примеру, лёгкие, поджелудочную железу и почки.
Если метод себя оправдает, это будет настоящей революцией в трансплантологии: не надо искать и ждать донора, больному будут пересаживать зачаток нужного органа, полученный из его же собственных клеток, и этот зачаток будет уже на месте дорастать до нужных размеров. Правда, ещё раз заметим, что, прежде чем планировать радужное будущее регенеративной медицины, придётся неоднократно убедиться, что индуцированные стволовые клетки не преподнесут никаких нежелательных сюрпризов.