20 августа 2019, вторник, 21:17
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

24 июня 2015, 12:08

Как вырастить новые органы

Эпителиальные клетки, выращенные в ходе эксперимента
Эпителиальные клетки, выращенные в ходе эксперимента
Haruko Miura

Ученые из Мюнхена научились выращивать в лаборатории структурные элементы молочной железы из единственной клетки.

Регенеративная медицина на сегодняшний день застряла на проблеме трехмерных структур. Получать клетки разных типов понемногу учатся, используя iPS-клетки, более дифференцированные стволовые клетки или же прямое перепрограммирование финально дифференцированных клеток одного типа в клетки другого типа. На этом поприще достигнуты значительные успехи, удается получить в большом количестве клетки многих типов. Методику остается немного усовершенствовать, убедиться в ее безопасности, и в ближайшее десятилетие можно надеяться на то, что конкретных людей удастся вылечить от ранее неизлечимых болезней. Уже сейчас это верно для одной из болезней глаз. Клинические испытания применения перепрограммированных iPS-клеток для лечения другой болезни глаз сейчас идут.

Во всех этих случаях пациенту трансплантируется плоская двумерная структура, в которой терапевтическую роль играют клетки одного типа. Более глобальная задача заключается в изготовлении из перепрограммированных и дифференцированных клеток новых органов взамен неработающих. Но большинство органов состоят из клеток нескольких типов и имеют сложную трехмерную структуру. Организацией этой структуры во время эмбрионального развития управляют химические и механические сигналы. С химическими сигналами все более-менее понятно: близлежащие клетки синтезируют и секретируют в окружающее пространство сигнальные молекулы, эти молекулы попадают в клетки-мишени и направляют их на один из возможных путей развития.

Механические сигналы – результат механического взаимодействия соседних клеток друг с другом, субстратом и клеточным матриксом. Клеточная мембрана – это липидный бислой с вкраплением белков, понятно, что он не слишком жесткий. Большинство эукариотических клеток, помещенных в жидкость и лишенных возможности прикрепиться к чему-нибудь, принимают сферическую форму. Почти для всех клеток, кроме клеток крови, такое состояние нетипично, и они скоро погибнут. То есть поверхностное натяжение – непременное условие для функционирования большинства клеток. При культивировании клеток в лаборатории для создания такого натяжения используется способность клеток прикрепляться к некоторым видам пластика, но в организме человека, очевидно, никакого пластика нет – клеткам приходится поддерживать друг друга самим и синтезировать межклеточный матрикс – желеобразную среду, богатую белками типа коллагена с повышенной жесткостью.

На сегодняшний день многие попытки создать искусственные органы из собственных клеток будущего реципиента сводятся к тому, чтобы взять орган от любого донора (пусть гистологически несовместимого), удалить из органа все живые клетки (источник несовместимости), оставить межклеточный матрикс и заселить этот матрикс клетками реципиента. Параллельно с этим большое внимание уделяется искусственному синтезу и исследованию вновь синтезированных матриксов. Подбирая физические свойства матрикса, можно направлять в разные стороны развитие живущих в нем клеток.

Таким образом, для того, чтобы клетки сформировали новый орган, ученые должны научиться воспроизводить химические и механические сигналы, руководящие этим процессом во время эмбрионального развития. Но некоторые трехмерные структуры клетки все-таки могут образовывать самостоятельно. Предоставленные сами себе клетки некоторых типов в жидкой среде могут самостоятельно собираться вместе, образовывая микросферы. Некоторое время назад американским ученым удалось создать в пробирке прототип искусственных легких. Успех был обусловлен тем, что функциональными единицами легких как раз и являются сферические пузырьки – альвеолы с выходящими из них трубочками.

Похожее строение имеют структурные элементы молочной железы, также называемые альвеолами. Альвеолы – мешочки, состоящие из эпителиальных клеток, вырабатывающих молоко, и эпителиально-мышечных клеток, обеспечивающих сокращение альвеол и выделение молока наружу под действием окситоцина, объединены в молочные доли. Из долей молочные протоки идут к соску, по ним молоко попадает наружу.

Давно было известно, что за время менструального цикла и, особенно, во время беременности и кормления молочные железы активно обновляются и растут. Это значит, что в них наверняка есть клетки с хорошим пролиферативным потенциалом. Выделив эти клетки и подобрав подходящий коллагеновый матрикс и подходящие ростовые факторы, немецким ученым удалось заставить клетки сформировать функциональные структуры молочных желез. Некоторые из них даже оказались способны к сокращению. При попытках выращивать эти клетки не в матриксе, а прикрепленными к пластику, эффекта не наблюдалось – это лишний раз демонстрирует важность воспроизведения физических условий, в которых в реальности живут и работают клетки данного типа.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.