Миниорганы, или «органоиды», представляют собой крошечные упрощенные структуры, которые могут быть использованы для тестирования новых медицинских методов лечения или изучения того, как работают реальные органы, которые они имитируют, независимо от того, здоровы они или больны.
Исследователи из Университетского колледжа Лондона и больницы Грейт-Ормонд-стрит в Соединенном Королевстве собрали клетки из образцов околоплодных вод, взятых во время 12 беременностей в рамках рутинного пренатального тестирования. Тогда они впервые вырастили мини-органы из клеток, взятых во время активных беременностей. Они предполагают, что их подход может в конечном итоге помочь врачам отслеживать и лечить врожденные заболевания до рождения и разрабатывать персонализированные методы лечения для ребенка в утробе матери.
«Мы очень взволнованы» такой возможностью, сказал Маттиа Герли из Университетского колледжа Лондона, автор исследования, опубликованного в понедельник в журнале Nature Medicine.
Тканеспецифические стволовые клетки, собранные Герли и его коллегами, были выделены плодом, как это обычно происходит во время беременности. Ученые определили, из каких тканей пришли стволовые клетки, и обнаружили клетки из легких, почек и кишечника.
Ранее мини-органы были получены из взрослых стволовых клеток, которые больше напоминают ткани взрослого человека, или ткани плода после аборта.
Забор клеток из амниотической жидкости обходит правила о взятии стволовых клеток непосредственно из тканей плода, что позволяет ученым получать клетки плода во второй половине беременности. В Великобритании установленный законом срок прерывания беременности обычно составляет 22 недели после зачатия. После этого ученые не могут получить образцы плода, что ограничивает их способность изучать нормальное развитие человека или врожденные заболевания после этого момента.
В США ограничения на аборты варьируются в зависимости от штата. В большинстве случаев использование эмбриональных тканей для исследований является законным, говорит Альта Чаро, почетный профессор права и биоэтики в Университете Висконсина в Мэдисоне. Национальные институты здравоохранения определяют, что эмбриональная ткань происходит из мертвого человеческого эмбриона или плода после выкидыша, аборта или мертворождения, и использование ткани, полученной в результате аборта, долгое время было спорным.
Чаро, который не принимал участия в исследовании, сказал, что новый подход не поднимает тех же этических проблем. «Получение клеток из амниотической жидкости, которая уже взята для стандартных клинических целей, по-видимому, не добавляет никаких физических рисков ни для плода, ни для беременной женщины», — сказала она в электронном письме.
Доктор Арнольд Кригштейн, который руководит программой биологии развития и стволовых клеток в Калифорнийском университете в Сан-Франциско и также не принимал участия в исследовании, сказал, что получение клеток таким образом имеет «потенциал дать вам некоторую информацию об этом отдельном плоде по мере его роста».
И поскольку выращивание мини-органов из клеток в амниотической жидкости занимает от 4 до 6 недель, у пренатальной терапии есть достаточно времени, чтобы решить проблемы, которые могут быть обнаружены врачами.
Чтобы изучить одно практическое применение своего подхода, британская команда работала с коллегами из Бельгии над изучением развития детей с состоянием, называемым врожденной диафрагмальной грыжей, при котором такие органы, как печень и кишечник, смещаются в грудную клетку из-за отверстия в диафрагме. Легкие не развиваются так, как должны, и около 30% плодов с этим заболеванием умирают.
Если врачи обнаружат грыжу, они могут прооперировать плод, пока он еще находится в утробе матери. Исследователи вырастили органоиды легких из клеток плодов с этим заболеванием до и после лечения и сравнили их с органоидами здоровых плодов. Доктор Паоло де Коппи, автор исследования из Университетского колледжа Лондона и больницы Грейт-Ормонд-стрит, сказал, что они смогли оценить состояние пострадавшего ребенка до рождения, используя этот метод. По его словам, в настоящее время врачи не могут рассказать семьям о результатах пренатальной диагностики, потому что каждый случай индивидуален. Возможность изучения функционирующих пренатальных миниорганов, добавил он, является первым шагом на пути к более детальному прогнозу и более эффективному лечению.
Кригштейн сказал, что необходимы дополнительные исследования. «Это находится на очень ранних стадиях, — добавил он, — и нам придется подождать и посмотреть, насколько это будет полезно в долгосрочной перспективе».