Wyhodowane przez badaczy kawałki ludzkiej wątroby przeszczepiono myszom, gdzie funkcjonowały poprawnie zastępując pracę dorosłego narządu. Takanori Takebe, jeden z liderów projektu, twierdzi, że jest to pierwszy przypadek w dziejach ludzkości, kiedy udało się wyhodować całe organy z pluripotencjalnych komórek macierzystych (ang. iPSC – induced pluripotent stem cells). Badania udowadniają, że można stworzyć ludzki narząd w laboratorium.

Wątrobowe „pączki”

Sploty tkanki wielkości zaledwie 4mm zapobiegły śmierci myszy z niewydolnością wątroby. Przeszczepione struktury przejęły szereg funkcji zdrowego mysiego organu. Narząd wytwarza prawidłowe białka wątrobowe, oraz produkuje specyficzne dla człowieka metabolity. Co najważniejsze, te małe kawałki szybko podłączyły się do najbliższych naczyń krwionośnychi zaczęły rosnąć. – Pierwszy raz udało się osiągnąć coś takiego – komentuje Valerie Gouon-Evans ze szpitala Mount Sinaiw Nowym Yorku. Zalążki wątroby odżywiane są przez układ krwionośny biorcy, dzięki czemu komórki przeszczepu mogą się dalej dzielić i spełniać funkcje naturalnego organu. W eksperymencie użyto somatycznych SC powstałych z przeprogramowanych komórek ludzkiej skóry. Co ciekawe, część eksperymentów polegała na wszczepieniu kawałków wątroby w czaszkę zwierząt, gdzie także zdołały znaleźć odpowiednie ukrwienie. Takabe zaznacza, że czeka go jeszcze dużo pracy. Profesor ma nadzieję na wytworzenie zlepków komórek tak małych by można było je dostarczać drogą dożylną. Naukowcy pokładają też wielkie nadzieje w przeszczepianiu komórkowych zaczątków prosto do wątroby w celu zastąpienia uszkodzonych tkanek, np. przewodów żółciowych.

Samoorganizujące się struktury

Wątrobowe „pączki” powstały z trzech typów ludzkich komórek. Najpierw naukowcy przekształcili grupę pluripotencjalnych SC do komórek zdolnych do ekspresji genów wątroby. Następnie dodali komórki śródbłonka (odpowiedzialne za rozwój naczyń krwionośnych), pochodzące z krwi pępowinowej. Trzeci typ stanowiły mezynchymalne komórki macierzyste będące w stanie wytworzyć kość, chrząstkę i tłuszcz. Utworzone przez naukowców warstwy przypominały wątrobę na początku jej rozwoju. Rekonstruując odziaływania między komórkami naukowcy uzyskali dojrzały, wydajnie funkcjonujący narząd.

Cały projekt rozpoczął się od niespodziewanego fenomenu. Takebe i jego współpracownicy chcieli znaleźć metodę na ukrwienie tkanki wątrobowej.  Okazało się, że kilka rodzajów komórek hodowanych razem zaczyna się samoorganizować w trójwymiarowe struktury. Wiele miesięcy zajęło testowanie optymalnych parametrów, takich jak stosunek ilościowy komórek czy ich dojrzałość, potrzebnych do wyhodowania wątroby.

Takebe twierdzi, żetą metodą można zrekonstruować inne narządy. Chcąc wytworzyć organy puste w środku (np.; pęcherz lub tchawicę), należy posiać komórki na odpowiedni stelaż, poczekać aż utworzą spójna strukturę i następnie przeszczepić pacjentowi. Naukowcy pracują też nad kulturami komórek pojedynczego typu, które można wszczepić choremu w uszkodzony narząd, aby dopasowały się i zastąpiły zniszczony fragment. Badacze chcą spopularyzować swoją technologię. – Metoda nie jest skomplikowana. Trzeba inkubować różne komórki razem, w jednym miejscu i pozwolić im ze sobą porozmawiać, aby stworzyły organ – wyjaśniabiolog komórkowy Kenneth Zaret. Co ciekawe, wiele organów wykazuje podobną samoorganizację, naukowcom udało się wytworzyć „mini-jelita” z pojedynczej hodowli komórek macierzystych.

Istnieje duże zapotrzebowanie na przeszczep wątroby. W 2011 roku wykonano 5805 operacji w Stanach Zjednoczonych; tego samego roku, czekając na przeszczep zmarło 2938 osób. Japońscy naukowcy pokazali jak proste może być rozwiązanie tego problemu. Za kilka miesięcy, kiedy okaże się czy przeszczepione komórki są bezpieczne, program wejdzie w fazę badań klinicznych, co jest nadzieją dla wielu pacjentów oczekujących na nowy organ.

Łukasz Kałużny