Создана функциональная мини-печень методом 3D-биопечати
Бразильские исследователи из Центра изучения генома человека и исследований стволовых клеток (HUG-CELL) создали из клеток человеческой крови печеночные органоиды («мини-печени»), выполняющие все типичные функции печени: производство жизненно важных белков, накопление витаминов, секрецию желчи и другие.
Инновационный метод
В исследовании были объединены методы биоинженерии: репрограммирование клеток, культивирование плюрипотентных стволовых клеток и 3D-биопечать. Ключевая инновация — способ включения клеток в биочернила.
Вместо печати отдельных клеток ученые разработали метод их предварительного группирования в сфероиды. «Эти "скопления" клеток и составляют ткань, сохраняя свою функциональность гораздо дольше», — пояснил первый автор статьи Эрнесто Гуларт.
Формирование сфероидов происходило уже на этапе дифференцировки, когда плюрипотентные клетки превращались в клетки печеночной ткани (гепатоциты, сосудистые и мезенхимальные клетки). Такой подход позволил избежать постепенной потери контакта между клетками и утраты функций ткани — проблемы, характерной для большинства методов биопечати.
Процесс создания за 90 дней
Полный процесс от забора крови пациента до получения функциональной ткани занимает около 90 дней и делится на три этапа:
- Дифференцировка: Клетки крови репрограммируют в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs), а затем индуцируют их дифференцировку в клетки печени.
- Печать: Сфероиды смешивают с гелеподобными биочернилами и печатают. Структуры печатаются по трем осям для создания объема. Биочернила сшивают, чтобы сделать конструкцию жесткой.
- Созревание: Напечатанные структуры созревают в культуре в течение 18 дней.
Результаты и перспективы
Мини-печени, созданные из клеток трех добровольцев, продемонстрировали лучшую функциональность (поддержание клеточных контактов, производство и секрецию белков) по сравнению с тканями, полученными из диспергированных одиночных клеток. В процессе созревания маркеры печеночной функции не снижались.
«В очень недалеком будущем вместо ожидания трансплантации органа можно будет взять клетки пациента, репрограммировать их и вырастить новую печень в лаборатории. Важное преимущество — нулевая вероятность отторжения, так как клетки взяты у пациента», — отметила Маяна Затц, директор HUG-CELL.
Хотя в исследовании создавались миниатюрные органы, технология потенциально пригодна для масштабирования и производства полноценных органов для трансплантации.