Учёные впервые вырастили "кишечник в пробирке"

Американские биологи получили одну из самых сложных структур, которые когда-либо удавалось вырастить в лаборатории. Ткани искусственного кишечника содержат почти все необходимые клетки, включая нейроны, и даже способны к перистальтике — ритмичным движениям кишки, в конечном счёте продвигающим пищу к анальному отверстию. Об этом рассказывает статья, опубликованная журналом Nature Medicine. 

Кишечник можно назвать одной из самых сложных частей нашего организма. Составляющие его клетки и ткани разнообразны и сложно организованы, существуют в тесных отношениях с микрофлорой, и культивировать их в лаборатории удаётся не всегда. Поэтому многие болезни ЖКТ остаются плохо изученными и неизлечимыми, и вырастить хотя бы небольшой участок для трансплантации до сих пор не удавалось. Поэтому результаты, о которых сообщают учёные из команды Джеймса Уэллса (James Wells), директора Центра плюрипотентных стволовых клеток при Детской больнице Цинтиннати (Cincinnati Children's Hospital), сулят серьёзный прорыв и в биологии, и в медицине.

О сложности задач, которые пришлось решить учёным, говорят хотя бы сроки, которые потребовались для работы. Ещё в 2010 г. группа Уэллса сумела получить "органоид", упрощённую модель кишечника, содержавшую полнофункциональные клетки эндотелия, способные и к выделению пищеварительных ферментов, и к поглощению питательных веществ, а также гладкие мускулы. Вырастить их удалось из фибробластов, клеток кожи, которые с помощью определённого питания и сигнальных молекул были возвращены в состояние плюрипотентных стволовых клеток, а затем "перепрограммированы" в клетки кишечного эпителия.

Однако полноценным кишечником эту модель не назовёшь: для нормального функционирования ему требуется иннервация, которая стимулирует работу мышечных клеток и перистальтические сокращения. Чтобы добиться этого, Уэллсу и его команде понадобилось шесть лет работы. Учёные использовали клетки нервного гребня — эмбриональные клетки, впоследствии дающие начало нервной системе. Выращивая их совместно с клетками кишечного эпителия, удалось получить "органоид", способный к сокращениям — перистальтике.

Авторы продемонстрировали его работоспособность, пересадив лабораторной мыши и убедившись, что ткань функционирует совершенно нормально. Хотя исходному "органоиду" недоставало сосудов и подвижных лимфоцитов, которые пронизывают кишечник в организме, однако после имплантации они приобретали и капиллярную сеть, и иммунные клетки, мигрировавшие в "искусственный кишечник" из организма животного.

Учёные уверены, что их работа позволит лучше изучить природу многих заболеваний, которые до сих пор остаются плохо понятными и неизлечимыми — таких как болезнь Крона или Гиршпрунга. Кроме того, вскоре может появиться и метод, позволяющий выращивать достаточно крупные, полноценные фрагменты кишечника, подходящие для пересадки. Хотя, по словам Уэллса и его соавторов, до этого остаётся еще как минимум несколько лет.