Зібрана з нуля людська печінка успішно прижилася біля щурів

Американські біологи пересадили щурам реконструйовану печінку: каркас у ній був щурячим, а всі типи клітин - людськими. Отримані міні-печінки були дуже схожі на справжні як за структурою, так і за функціями: вони виробляли білки крові, сечовину і жовч. Вони прижилися біля кількох щурів і існували в їхньому організмі протягом декількох днів. Щоправда, уникнути утворення тромбів вченим так і не вдалося, так само як і зістикувати жовчевивідні шляхи міні-печінки з кишечником - над цим ще належить працювати. Роботу опубліковано в журналі.

Вирощувати людські органи в лабораторії здається куди більш перспективною стратегією, ніж пересаджувати донорські - останні погано зберігаються і можуть викликати відторгнення, до того ж відповідні донори завжди в дефіциті. Але не всі органи легко зібрати з нуля. Найшвидше реконструкції піддалися стінки порожніх органів - ймовірно, завдяки своєму простому пристрою. Щоб зібрати, наприклад, стінку уретри або вологолища, достатньо по черзі висаджувати клітини на шари позаклітинної речовини.

З іншими органами, які не схожі на шар'єний пиріг, справа складніша. Щоб відновити їх структуру, вчені досі чинили так: брали фрагмент реального органу, вимивали звідти клітини, залишаючи голий каркас (це називають децеллюризацією), а потім заселяли його новими клітинами. За допомогою цього методу вже вдалося реконструювати, наприклад, яєчники мишей.

Але для печінки - одного з найбільш затребуваних для трансплантації органів - це зробити поки не вдавалося: отримані печінки не працювали повноцінно. Ймовірно, справа в тому, що тканина печінки густо пронизана судинами, а робота її залежить від безперервного струму крові, тому для створення цього органу потрібно відновити капіляри, що входять до його складу.

Група дослідників під керівництвом Алехандро Сото-Гутьєрреса (Alejandro Soto-Gutierrez) з Університету Піттсбурга вирішила зібрати повноцінну печінку, скориставшись індукованими плюрипотентними стовбуровими клітинами (це дорослі клітини, які репрограмовані в зародковий стан), і протестувати її на щурах. Вчені планували отримати каркас органу методом децелюризації печінки щура і наповнити його похідними людських клітин.

На першому етапі роботи автори отримали з плюрипотентних клітин людини власне клітини печінки - гепатоцити. Як за формою, так і за експресією генів отримані гепатоцити були схожі на звичайну культуру клітин печінки людини.

Потім, використовуючи інший протокол диференціювання, з тих же плюрипотентних клітин отримали холангіоцити - клітини, відповідальні за виробництво жовчі. Їх підселили в каркас щурячої печінки, і вони зайняли там близько 65 відсотків площі жовчних капілярів (на відміну від кровоносних капілярів, вони не мають власної вистилки, це фактично просвіти між холангіоцитами).

Далі, все з тих же плюрипотентних клітин, дослідники отримали клітини вистилки судин - ендотеліоцити. Коли їх ввели в каркас печінки, вони сформували в середньому 75 відсотків поверхні судин. Через кілька днів вони все ще залишалися життєздатні і функціональні - наприклад, виділяли ^ агулянти, що дуже важливо, тому що в пересадженій печінці легко утворюються тромби.

З отриманих клітинних типів автори роботи зібрали повну модель людської печінки. Спочатку каркас заселили холангіоцитами, потім ендотеліоцитами, далі настав час гепатоцитів і допоміжних клітин - стромальних мезенхімних клітин і фібробластів. У отриманій міні-печінці клітини утворили один з одним всі необхідні клітинні контакти, але зберегли здатність до регенерації. Наприклад, серед гепатоцитів маркери клітинного ділення знайшлися у 28 відсотків клітин - це схоже на стан печінки зародка, у якого близько 19 відсотків клітин ще здатні розмножуватися. Крім того, міні-печінка виконувала різні належні їй функції: виділяла жовч, перетворювала аміак на сечовину і синтезувала білки крові, в тому числі альбумін.

Нарешті, реконструйовану печінку підсадили п'яти імунодефіцитним (щоб не викликати відторгнення) щурам. Через кілька днів тварин умертвили, щоб подивитися, що відбувається з трансплантатом. Виявилося, що тканина залишалася жива, не змінила своєї морфології і продовжила виробляти печінкові білки. Щоправда, жовчні капіляри не змогли нормально возз'єднатися з жовчними протоками і дванадцятипалою кишкою. Можливо, тому у кількох тварин помітили непрохідність кишківника.

Щоб перевірити ефективність своєї методики, автори роботи виконали все те ж саме, але використовуючи щурячі клітини замість людських. З восьми щурів-реципієнтів після першого тижня залишилися живі чотири, рання смерть була викликана тромбозом воротної вени печінки.

Таким чином, дослідникам вдалося зібрати структурний аналог печінки, використовуючи тільки людські клітини, але поки не вдалося зробити його повністю функціональним. Для того, щоб штучна печінка запрацювала повною мірою, їм належить ще відточити деталі трансплантації (щоб уникнути тромбозу) і розібратися в тому, що відбувається з клітинами-виробниками жовчі і чому їх продукт не доходить до мети.

Ми вже писали про те, як вчені намагаються продовжити час зберігання донорської печінки. Зараз рекордні терміни - 40 годин для замороженої печінки і близько тижня - без заморозки, але зі спеціальною системою перфузії. А нещодавно японські лікарі випробували нову технологію за участю стовбурових клітин: ввели новонародженому запас гепатоцитів, який дозволив йому дожити до пересадки справжньої печінки.