Ученые вырастили полноценные клетки печени: зачем это нужно
Клетки печени необходимы для исследований — тестирования лекарств, лучшего понимания таких заболеваний, как гепатит, жировая дистрофия печени, цирроз или рак печени, а также для разработки будущих методов клеточной терапии. Однако получить клетки печени человека из биоптатов и донорских органов непросто. Для исследований остро требуются альтернативные источники клеток печени.
Перспектива получения полноценных гепатоцитов из плюрипотентных стволовых клеток открывает огромные возможности в качестве альтернативного ресурса. Однако до сих пор не было проведено достаточного количества исследований процессов, которые позволяют стволовым клеткам приобретать свойства функциональных клеток печени.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Stem Cell Research & Therapy Исследовательским центром рабочей среды и человеческого фактора имени Лейбница в Дортмунде, показало, что решающую роль в решении этой проблемы играет сеть регуляции генов фактора транскрипции ДНК CDX2.
Кишечник и печень — близнецы-братья
Предыдущее исследование по программе «Регуляторные сети дифференцировки стволовых клеток (StemNet)», реализуемой под руководством доктора Патрика Нелла, продемонстрировало, что современные методы получения гепатоцитов из стволовых клеток приводят к образованию так называемых гибридных клеток, обладающих свойствами как клеток печени, так и клеток кишечника.
Аспрантка StemNet Антония Томицек пояснила, что гепатоциты и эпителиальные клетки кишечного тракта имеют общее происхождение в период эмбрионального развития, поскольку печень развивается из части примитивного кишечного тракта. На более поздних этапах развития созревают отдельные типы клеток, что контролируется различными уровнями активности в сетях регуляции генов, связанных с соответствующими типами клеток. Ограниченное понимание этого процесса и слабый контроль над ним приводят к образованию гибридных клеток, которые пока не могут в полной мере выполнять функции физиологических клеток печени.
Исследовательская группа StemNet обнаружила, что сеть CDX2, которая неожиданно активизируется при формировании клеток, играет ключевую роль в формировании гибридного фенотипа гепатоцитов, полученных из плюрипотентных клеток. Отключив CDX2, ученые смогли предотвратить развитие нежелательных свойств, которые больше характерны для клеток кишечника, чем для гепатоцитов.
Генетические ножницы
В своем текущем исследовании ученые использовали систему «генетических ножниц» CRISPR-Cas9 для избирательного воздействия на ген CDX2, который после этого стал нефункциональным. CRISPR-Cas9 — это молекулярно-биологический метод разрезания и модификации ДНК в выбранном участке. Если отключить CDX2 с помощью этого метода, развитие типичных для кишечника характеристик практически полностью предотвращается.
Вместо этого клетки приобретают явный фенотип печени. Они демонстрируют улучшенные функции печени, такие как правильное формирование желчных протоков и более эффективная транспортировка желчных кислот. Эти характеристики важны для функционирования клеточных культур.
Понимание того, как генно-регуляторные сети влияют на формирование клеточной идентичности, имеет фундаментальное значение для разработки надежных систем моделирования клеток и тканей на основе технологии стволовых клеток. Таким образом, мы продвигаем исследования в области подходящих альтернатив тестированию на животных и ответственного подхода к разработке будущих клеточных методов лечения.Патрик Неллруководитель научного проекта StemNet.
Недавно ученые нашли редкоземельный элемент, который способен помочь ранней диагностике рака печени. Об этом — материал Hi-Tech Mail.
