Живую печень человека смогли воссоздать вне организма
Группа ученых из Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка в Дрездене совместно с Университетской больницей имени Карла Густава Каруса, Лейпцигским университетским медицинским центром и Национальным центром онкологических заболеваний разработала уникальную модель человеческой печени. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Лего из клеток человека
Ученые создали трехмерную многоклеточную модель печени человека, которая собирается подобно конструктору LEGO. Она включает три ключевых типа клеток — гепатоциты, холангиоциты и мезенхимальные клетки печени, полученные от 28 пациентов. После объединения клетки самоорганизуются в структуры, воспроизводящие перипортальную область печени, где сосредоточены сложные клеточные взаимодействия.
«С помощью наших моделей мы можем создавать и контролировать различные части печени в лаборатории. Это помогает понять, как клетки взаимодействуют, формируя здоровую печень, и что происходит при заболеваниях, таких как билиарный фиброз», — говорит Мериткселл Хух, руководитель проекта.
Функции и структура сохраняются
Все границы клеток на снимке отмечены белым цветом, что помогает четко различать отдельные клетки.
Модель воспроизводит ключевые функции печени, включая детоксикацию и метаболизм лекарств. Особое внимание уделялось желчным канальцам, которые отводят желчь из печени. Их нарушение связано с повреждением ткани и развитием заболеваний, поэтому их интеграция делает исследование максимально приближенным к реальной физиологии.
«Мне удалось усовершенствовать модель, добавив желчные канальцы. Это позволяет исследовать, как нарушения оттока желчи влияют на развитие болезни печени», — говорит аспирантка Сагарика Давка.
Персонализированная медицина
Эта платформа позволяет изучать индивидуальные особенности пациентов. Биобанк органоидов от 28 доноров можно замораживать и повторно использовать. Это открывает возможности для тестирования лекарств, оценки их токсичности и разработки персонализированных терапий.
«Наши модели могут помочь создавать новые диагностические тесты и разрабатывать методы лечения, ориентированные на конкретного пациента», — добавляет Хух.
Решение глобальной проблемы
Заболевания печени ежегодно становятся причиной более двух миллионов смертей. Традиционные модели на животных не всегда отражают биологию человека из-за сложной архитектуры печени и уникальных клеточных взаимодействий. Новая модель позволяет впервые изучать перипортальную область взрослой печени человека и проводить эксперименты, которые были невозможны ранее.
Создание модели потребовало совместной работы ученых, врачей, биоинформатиков и инженеров. Йохан Ким, один из ведущих авторов, поясняет:
«Мы сначала выделяли отдельные типы клеток, размножали их, а затем объединяли в трехмерную структуру. Это сложный процесс, который позволяет моделировать работу печени с высокой точностью».
Используемые технологии включают клеточную маркировку для отслеживания типов клеток, оптимизацию среды для роста и дифференцировки, а также мониторинг взаимодействий клеток в реальном времени. Каждая деталь процесса тщательно контролировалась, чтобы воспроизвести естественную архитектуру печени и сохранить функциональные особенности тканей.
Новые горизонты
Индивидуальные органоиды открывают возможности для изучения механизмов заболеваний, разработки лекарств и ранней диагностики. Они позволяют безопасно тестировать препараты, анализировать клеточные взаимодействия и моделировать редкие патологии печени человека вне организма. Такие модели создают платформу для персонализированной медицины и ускоряют научные исследования, которые раньше были невозможны.
