Razvojni biolozi su naučili mnogo o tome kako ljudski digestivni trakt funkcioniše kroz dugogodišnje studije koje su uključivale ribe, žabe i glodare, uz detaljna istraživanja pojedinačnih ljudskih ćelija. Ali ništa u potpunosti ne odgovara učenju koje bi se moglo postići proučavanjem stvarnih sistema ljudskih organa kako se formiraju.
Ipak, iz očiglednih razloga, izvođenje eksperimenata na rastućim ljudskim fetusima je i neetično i protivzakonito.
Sada studija koju su vodili istraživači iz Sinsinatija za decu, objavljena na mreži 18. aprila 2023. u časopisu Development, izveštava da tkiva uzgojena u laboratoriji nazvana organoidi tačno oponašaju ključne faze razvoja ljudskog creva.
„Ostvarivanje ovog koraka je važno jer znamo da se mnoga ljudska stanja ne mogu duplirati na životinjskim modelima, niti možemo naučiti sve što želimo da znamo proučavajući ljudske ćelije koje ne funkcionišu zajedno kao sistem. Sada imamo izvor funkcionalnog tkiva koji se mogu ispitivati na mnogo načina bez uključivanja bilo kakvog fetalnog tkiva“, kaže odgovarajući autor studije, Michael Helmrath, MD.
Helmrat je direktor hirurških istraživanja u Sinsinatiju za decu i ko-direktor Centra za matične ćelije i organoidnu medicinu (CuSTOM). Više od jedne decenije radi na proučavanju i poboljšanju crevnih organoida za upotrebu u istraživanju i potencijalno za transplantaciju ljudi.
U 2010. godini, tim predvođen Džejmsom Velsom, doktorom nauka, u Sinsinatiju za decu uspešno je koristio indukovane pluripotentne matične ćelije za razvoj prvog funkcionalnog ljudskog crevnog organoida na svetu. Vells, Helmrath i kolege su od tada poboljšavali model, dodajući složenost uključivanjem i enteričkog nervnog sistema i imunih ćelija za reprodukciju ljudskog creva.
U svojoj najnovijoj studiji, Helmrath, prvi autor Akaljot Singh, MD / Ph.D. student i 11 koautora pokazuju da organoidi presađeni miševima (da obezbede snabdevanje krvlju i prostor za rast) prate iste vremenske i prostorne razvojne korake koji se javljaju kao creva koja rastu u ljudskom fetusu.
Tim je koristio sekvenciranje RNK i druge tehnologije da bi pratio formiranje specifičnih tipova ćelija i ključnih struktura tkiva koje su uzgajane četiri nedelje u posudi, a zatim sakupljene dve, četiri, šest i osam nedelja nakon transplantacije. Oni pokazuju da organoidi kod miševa oponašaju ljudski razvoj koji se javlja od osam do 18 nedelja gestacije.
„Naši nalazi sugerišu da su tHIO (transplantirani ljudski crevni organoidi) zamenik za proučavanje razvoja creva ljudskog fetusa. Oni oponašaju razvoj creva ljudskog fetusa na morfološkom nivou, nivou transkripcije i proteomskom nivou“, navodi se u studiji.
Naša creva ne pomažu u varenju hrane. Oni igraju centralnu ulogu u našem imunološkom odgovoru na štetne osvajače. Oni takođe ugošćuju populacije komenzalnih bakterija i gljivica koje utiču na naš imunološki odgovor i naš metabolizam.
Preciznije razumevanje kako i kada razvoj creva krene van koloseka moglo bi baciti novo svetlo na mnoga stanja, uključujući urođene mane, probavne poremećaje, gojaznost i rizik od alergija. I zdravi crevni organoidi i verzije koje pokazuju bolest mogu poslužiti kao poboljšane testne platforme za procenu bezbednosti i efikasnosti praktično bilo kog oralnog leka za bilo koji zdravstveni problem.
Potrebno je više istraživanja da bi se potvrdio model razvoja organoida za određene subpopulacije tipova ćelija koje je bilo teško analizirati u ovoj studiji, kaže Helmrat.
Ali sa utvrđenim konceptom da ljudski organoidi koji rastu kod miševa mogu poslužiti kao zamena za razvoj fetusa, Helmrat predviđa talas studija koje će početi da ih koriste.
„Ova studija je već identifikovala nekoliko interesantnih populacija ćelija koje izgleda da igraju uloge koje ranije nismo prepoznali, uključujući ćelije za koje se čini da pomažu u vođenju kontrakcije mišića, formiranju resica i vaskularnom razvoju“, kaže Helmrat. „U godinama koje dolaze, očekujemo da će THIO podržati još mnogo otkrića iz mnogih laboratorija širom sveta.“
