В теле крысы вырастили функционирующий человеческий кишечник.

Звучит жутковато, но наука не всегда прекрасна и изящна.

Биологам из массачусетской больницы общего профиля в бостоне удалось вырастить фрагменты человеческого кишечника внутри полости тела крысы. Фрагменты получились функциональны - они всасывают питательные вещества и передают их в кровь. Работа в журнале Nature Communications опубликована.

Некоторые серьезные заболевания пищеварительной системы приводят к тому, что пациенту удаляют часть кишечника. Это происходит, например, при болезни крона, злокачественных образованиях кишечника и энтеритах. Иногда после процедуры удаления пациенты могут употреблять пищу обычным образом, но придерживаясь специальной диеты. Однако в большинстве случаев питательные частично или полностью приходится получать внутривенно. Доноров кишечника не хватает всем нуждающимся в пересадке, поэтому проблема выращивания трансплантатов особенно интересует ученых.

Авторы новой работы распространенный подход для создания искусственных органов использовали. Они взяли четырехсантиметровый образец тощей кишки крысы и удалили из него клетки, оставив только межклеточный матрикс. Он используется в качестве скаффолда (трехмерной среды для культивирования клеток), который заселяется человеческими клетками.
Так как для создания фрагмента кишечника необходимо вырастить не только выстилающую ткань, но и ткань сосудов, ученые использовали два типа клеток. Для воссоздания собственно выстилающего слоя скаффолд заселили клетками - предшественниками кишечных клеток эпителия. Они были выращены из индуцированных стволовых клеток (Ipsc), которые получают "Повернув Вспять" дифференцировку обычных клеток человека. Чтобы воссоздать не только выстилку, но и кровеносные сосуды, после заселения скаффолда эндотелиоцитами ученые добавили второй тип - клетки эндотелия. Эти клетки были помещены в каналы в скаффолде, соответствующие артериям и венам.
Тестирование получившегося фрагмента кишечника авторы начали с проверки его работоспособности ex Vivo, то есть вне живого организма. Они пропускали растворы, содержащие глюкозу и жирные кислоты, через полость кишечника и измеряли изменение уровня этих веществ в кровеносных сосудах. Результат сравнили с образцом кишечника, полученным из только что умершей крысы (для имитации традиционного трансплантат. Оказалось, что уровень переноса глюкозы в кровь составляет 54 процента от результата обычного образца кишечника, а в случае жирных кислот вообще не отличается.
Вторым этапом проверки стало исследование in Vivo - полученный фрагмент имплантировали крысе. Его артерии исследователи подсоединили к сонной артерии, вены - к яремной вене, а в полость фрагмента снова подавали питательный раствор, сожержащий глюкозу. После подачи раствора уровень глюкозы в крови крысы повышался, что говорит о функциональности трансплантата в условиях живого организма.
"Наш Эксперимент in Vivo Показал, что Человеческие Ipsc Дифференцированные в Кишечные Эпителиоциты Могут Быть Использованы для Сборки Имплантатов Кишечника, Которые Будут Иметь Высокий Уровень Организации и Связаны с Кровеносной Системой Реципиента, Позволяя Получать Питательные Вещества" - говорит Гарольд Отт, руководитель исследования. По его словам, следующим шагом станет масштабирование таких трансплантатов до размеров, подходящих для человека.
В прошлом году американские ученые вырастили из стволовых клеток ткань кишечника, имеющую нервную систему и способную к самостоятельной перистальтике. У нее была внутренняя выстилка, абсорбирующая питательные вещества и вырабатывающая пищеварительные соки, полностью рабочие мышцы и нервы, контролирующие их волнообразные сокращения.
На изображении: фрагмент кишечника с флуоресцентно окрашенными клетками (красные - эндотелиоциты, зеленые - эпителиоциты) источник: Nplus1.