Organoidy to struktury komórkowe lub tkankowe, stworzone w laboratorium z różnych typów komórek macierzystych. Struktury te powstają wskutek sterowanego, przestrzennego różnicowania i samoorganizowania się komórek i przypomina fizjologiczny narząd.

Niedawno naukowcy z Cincinnati Children's Hospital Medical Center wyhodowali organoidy jelita cienkiego, okrężnicy i żołądka, uzyskując rurkowate formy o rozmiarach liczonych w centymetrach. Są więc one niemal dziesięć razy większe, niż uzyskiwane wcześniejszymi metodami – podkreślają eksperci.

Ponadto organoidy samodzielnie rozwijają własny układ nerwowy.

„Osiągając dojrzałość, umożliwiającą przeszczep dwa razy szybciej, i rozwijając własne funkcjonalne nerwy, organoidy te stanowią przykład tego, jak zasady inżynierii mogą napędzać innowacje biologiczne. Nasz ograniczony system hodowli to coś więcej niż metoda produkcji – to skalowalna, elastyczna platforma do budowania złożonych ludzkich tkanek” – podkreśla dr Holly Poling, autorka pracy opublikowanej w piśmie „Nature Biomedical Engineering”.

Kilkuetapowa hodowla z użyciem m.in. specjalnych drukowanych rusztowań i substancji oddziałujących na zastosowane komórki macierzyste trwa czternaście dni, zamiast – jak to miało miejsce wcześniej – dwudziestu ośmiu.

Organoidy różnych organów pozwalają na badanie chorób i nowych metod leczenia. Ich kolejne zastosowanie może polegać na wszczepianiu ich w miejscu uszkodzonych tkanek.

Obecnie naukowcy z powodzeniem wszczepili swoje organoidy gryzoniom. Po okresie wzrostu w organizmach zwierząt zespół uzyskał nawet 8 cm funkcjonującej tkanki jelita cienkiego, podczas gdy wcześniejsze protokoły pozwalały otrzymać około 1 cm tkanki.

Struktury te były nie tylko znacznie większe niż w przypadku wcześniejszych metod.

Jak podkreślają badacze, funkcja nerwowo-mięśniowa wyhodowanych tkanek była także podobna do naturalnej ludzkiej tkanki, co stanowi duży postęp.

„Jesteśmy teraz w stanie nie tylko wytwarzać na dużą skalę złożone organoidy przewodu pokarmowego, ale także kierować ich różnicowaniem w funkcjonalne tkanki ze zintegrowanymi sieciami neuronów jelitowych. Wykorzystując ściśle określone środowisko wzrostu, sprawiamy, że wrodzona zdolność komórek do samoorganizacji napędza powstawanie struktur tkankowych, które bardzo przypominają ludzki przewód pokarmowy” – mówi współautor badania, dr Maxime Mahe również z Cincinnati Children's.

„Prostota, powtarzalność i wszechstronność tej platformy sprawiają, że może ona znaleźć szerokie zastosowanie. Ponadto pojawienie się w tych organoidach samoorganizującego się układu nerwowego jest szczególnie ważne dla dalszych badań nad zaburzeniami neurorozwojowymi” – dodaje dr Jim Wells z tego samego ośrodka.

Marek Matacz

mat/ zan/