Vedci najskôr vytvárajú ľudský pažerák v kmeňových bunkách
Vedcom sa po prvýkrát podarilo v laboratóriu vytvoriť ľudský pažerák. To môže pripraviť pôdu pre nové regeneračné liečby.
Pažerák je svalová trubica, ktorá posúva jedlo a tekutiny, ktoré prijímame, z hrdla až do našich žalúdkov.
Tento orgán je vyrobený z rôznych druhov tkanív vrátane svalov, spojivového tkaniva a slizníc.
Vedci z Cincinnati Children’s Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) v Ohiu umelo vypestovali tieto tkanivá v laboratóriu pomocou pluripotentných kmeňových buniek alebo kmeňových buniek, ktoré môžu mať akúkoľvek formu a vytvárať akékoľvek tkanivo v tele.
Tím - ktorý viedol Jim Wells, Ph.D., hlavný vedecký pracovník spoločnosti CuSTOM - vypestoval v laboratóriu úplne formovaný ľudský pažerák a podrobne uviedol svoje zistenia v článku publikovanom v časopise. Bunková kmeňová bunka.
Pokiaľ je im známe, je to prvýkrát, čo sa taký výkon dosiahol použitím iba pluripotentných kmeňových buniek.
Laboratórne pestované organoidy pažeráka môžu pomôcť pri liečbe rôznych stavov, ako je rakovina pažeráka a gastroezofageálny reflux (GERD).
Môžu tiež pomôcť pri liečbe zriedkavejších vrodených chorôb, ako je atrézia pažeráka (stav, pri ktorom sa horný pažerák nespája s dolným pažerákom) a achalázia pažeráka (keď sa pažerák nezadržiava, a preto nemôže prechádzať potravou).
Podľa nedávnych odhadov ovplyvňuje GERD - známa tiež ako kyslý reflux - asi 20 percent populácie Spojených štátov. V roku 2018 sa u viac ako 17 000 ľudí v USA rozvinie rakovina pažeráka.
Ako vysvetľuje Wells a kolektív vo svojej práci, plne funkčný model ľudského pažeráka - vo forme laboratórne vypestovaného organoidu - prispieva k lepšiemu pochopeniu týchto chorôb.
Zistenia môžu tiež viesť k lepšej liečbe pomocou regeneratívnej medicíny.
Kľúčový proteín pomáha vedcom pestovať pažerák
Keď sa Wells a tím pokúšali formovať organoidy, zamerali sa na proteín nazývaný Sox2 a gén, ktorý ho kóduje. Predchádzajúci výskum ukázal, že narušenie tohto proteínu vedie k radu stavov pažeráka.
Vedci kultivovali bunky ľudského tkaniva, ako aj bunky z tkanív myší a žiab, aby podrobnejšie preskúmali úlohu Sox2 pri embryonálnom vývoji pažeráka.
Tím odhalil, že Sox2 riadi tvorbu pažerákových buniek inhibíciou ďalšej genetickej dráhy, ktorá by „kázala“ kmeňovým bunkám, aby sa namiesto nich vytvorili v dýchacích bunkách.
Chceli tiež študovať účinky deprivácie Sox2 v týchto kľúčových vývojových štádiách. Experiment ukázal, že strata Sox2 mala u myší formu atrézie pažeráka.
Napokon boli schopní vytvoriť pažerákové organoidy, ktoré boli za 2 mesiace dlhé 300 - 800 mikrometrov. Vedci potom otestovali zloženie laboratórne vypestovaných tkanív a porovnali ho so zložením ľudského tkaniva pažeráka získaného z biopsií.
Wells a tím uvádzajú, že tieto dva typy tkanív mali veľmi podobné zloženie. Wells komentuje klinický význam organoidov a hovorí:
"Okrem toho, že sa jedná o nový model na štúdium vrodených chýb, ako je atrézia pažeráka, môžu sa organoidy použiť na štúdium chorôb, ako je eozinofilná ezofagitída a Barrettova metaplázia, alebo na bioinžinierstvo s geneticky porovnateľným tkanivom pažeráka pre jednotlivých pacientov."
"Poruchy pažeráka a priedušnice sú u ľudí dostatočne rozšírené, takže organoidné modely ľudského pažeráka môžu byť veľmi prospešné."
Jim Wells, Ph.D.
