kwartalnik "Edukacja Biologiczna i Środowiskowa"

ISSN 1643-8779



Wyhodują całe narządy?

Japońscy naukowcy są coraz bliżej wyhodowania w warunkach laboratoryjnych całego narządu. Dzięki wykorzystaniu specjalnej osłony żelowej udało im się już wyprodukować dobrze funkcjonujące włókna komórkowe.

Proste tkanki człowieka – takie jak elementy skóry, mięśnia sercowego, czy rogówka – wyhodowane w laboratorium, coraz częściej wykorzystywane są do przeszczepów. Taki sposób postępowania ma duże zalety, ponieważ tkanki można wyhodować z komórek opero wanego pacjenta, dzięki czemu można zminimalizować ryzyko odrzucenia przeszczepionej tkanki. Wciąż jed nak mamy duży problem z ukształtowaniem narządu, który jest bardziej skomplikowany pod względem budowy niż warstwa tkanki. Być może przełamanie tych trudności zbliża się dużymi krokami dzięki niedawnemu odkryciu japońskich naukowców z Uniwersytetu Tokijskiego (Onoe i wsp., 2013).

Zespół prof. Shoji Takeuchi zauważył, że wiele przedmiotów można łatwo stworzyć z włókien; można je spleść ze sobą i doprowadzić do powstania grubego włókna, ale można też utkać w płaską tkaninę. Dlaczego nie zrobić tego samego z komórkami hodowanymi w laboratorium? To był właśnie punkt wyjścia do badań japońskiego zespołu badaczy.

Zadanie wydaje się trudne, ale nic bardziej błędnego! Uczeni z Tokio wykorzystali alginian sodu – substancję, która po zetknięciu się z chlorkiem wapnia zmienia się w żel. Zresztą jest ona szeroko wykorzystywana w medycynie, m.in. jako nić do zszywania ran. Japońscy naukowcy zaprojektowali jednak specjalną „wyciskarkę”, dzięki której potrafili stworzyć osłonkę żelową przypominającą spaghetti. W środku umieścili niewielką liczbę komórek razem z macierzą zewnątrzkomórkową (siecią rozmaitych białek otaczającą komórki znajdujące się w ogramizmie) i hodowali w laboratorium, tak samo jak hoduje się inne komórki. Po pewnym czasie ich liczba w żelu alginianowym na tyle wzrastała, że komórki tworzyły zwarte włókno. Ostatnim krokiem było roz puszczenie żelu, w wyniku czego zespół prof. Takeuchi otrzymał włókna komórkowe.

Metodę wypróbowano na różnych rodzajach komórek. Okazało się, że włókna komórek nerwowych przekazywały impuls nerwowy, komórki mięśniowe uształtowane w ten sposób potrafiły się kurczyć, a komórki nabłonkowe naczyń krwionośnych tworzyły struktury przypominające właśnie naczynia krwionośne.

Uczeni spróbowali też zastosować tę nową metodę w leczeniu cukrzycy. Wykorzystali jako model myszy laboratoryjne z uszkodzoną trzustką, która nie wydzielała insuliny. Co ciekawe, gdy owinęli oni nerkę myszy włóknem zbudowanym z komórek B trzustki, które wydzielają insulinę, poziom glukozy we krwi badanych myszy wrócił całkowicie do normy. Takiego efektu nie dawało umieszczenie komórek B znajdujących się w za wiesinie w tym samym miejscu organizmu myszy. Badania te wskazują więc na to, że nie tylko rodzaj komó rek ma znaczenie, ale ich struktura może mieć wręcz decydujący wpływ na to, czy będą one funkcjonować po przeszczepieniu tak samo, jak w narządzie, z którego zostały wyodrębnione.

Swoboda tworzenia rozmaitych struktur przestrzennych, jaką dają włókna komórkowe, pozwala sądzić, że znowu zbliżyliśmy się o jeden krok do przyszłości, w której będzie można „wyhodować” w laboratorium upragniony narząd.

Szef zespołu: prof. Shoji Takeuchi z Center for International Research on MicroMechatronics (CIRMM)

Literatura:

Onoe H, Okitsu T, Itou A, KatoNegishi M, Gojo R, Kiriya D, Sato K, Miura S, Iwanaga S, Kuribayashi-Shigetomi K, Matsunaga YT, Shi moyama Y, Takeuchi S (2013). Metrelong cellladen microfibres exhibit tissue morphologies and functions. Nat Mater. 12:584590.

 

Takao Ishikawa

Tekst pochodzi z EBiŚ 2/2013