Биоинженерам из нескольких американских университетов удалось совершить важный шаг в развитии регенеративной медицины.
В чашке Петри из плюрипотентных стволовых клеток они вырастили настоящую миниатюрную человеческую почку. Затем с помощью определенной технологии они отредактировали ее геном таким образом, что она приобрела мутации, свойственные двум распространенным почечным заболеваниям – поликистозу почек и гломерулонефриту.
По словам авторов, такая миниатюрная почка может стать прекрасной моделью для изучения этих болезней и для разработки новых эффективных методов их лечения. Вполне возможно, что с помощью этой технологии можно будет выращивать почки из клеток кожи пациентов, затем редактировать их геном, убирая мутации, и имплантировать уже здоровые органы в организм пациента. Звучит фантастически, но тем не менее, в будущем эта технология, скорее всего, станет реальностью.
О своем достижении ученые сообщают в свежем выпуске журнала Nature Communications.
Для эксперимента авторы использовали человеческие плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) – клетки, обладающие уникальной способностью превращаться в специализированные клетки любых органов и тканей.
С помощью определенных транскрипционных факторов ученые запустили процесс их преобразования в клетки почечной ткани. В результате, сформировались небольшие органоиды. Причем, они были васкуляризированы – то есть оплетены сетью канальцев и сосудов.
Такие выращенные почки были абсолютно здоровы, а чтобы вызвать у них поликостоз и гломерулонефрит, авторы отредактировали их геном с помощью так называемой CRISPR-системы. В основе работы этой системы лежит белок Cas9, разрезающий двуцепочечную цепь ДНК клетки, чтобы туда можно было вставить нужный отрезок. С помощью РНК-гидов, коротких направляющих последовательностей РНК, можно показать Cas9 место, где необходимо выполнить разрез.
Следующей стадией эксперимента стали имплантация этих почек-органоидов с отредактированным геномом в организм мышей, где они благополучно прижились.
«Теперь мы понимаем, что выращивать почечные органоиды из собственных тканей пациента, действительно, можно. Это очень важно, поскольку при таком подходе не будет происходить отторжение органа при трансплантации. А это одна из самых серьезных проблем в трансплантологии наряду с нехваткой органов. Более того, наша технология показывает, что мы можем редактировать геном больного органа, превращая его в здоровый», - говорит ведущий автор исследования Бенджамин Фридман (Benjamin Freedman) из Brigham and Women's Hospital в Бостоне.
Конечно, применение этой технологии в клинической практике – это вопрос далекого будущего.
Пока же перед ученым стоит задача проверить функциональность таких почек – т.е. будут ли они нормально работать в организме после имплантации.
Добавим, что недавно японским биоинженерам впервые удалось также из человеческих плюрипотентных стволовых клеток вырастить настоящую функциональную почку, которая при имплантации в организм животного прекрасно работала. Правда, никаких манипуляций с ее геномом авторы тогда не совершали.
