Ученые смогли вырастить внутри организма живых мышей крошечные человеческие органоиды с работающей иммунной системой, которые имитируют функцию желудочно-кишечного тракта.
Иногда налаженная система работы человеческого ЖКТ дает сбои, что может привести к желудочно-кишечным заболеваниям, таким как язвенный колит, болезнь Крона и целиакия, число которых растет во всем мире. Изучение этих состояний у животных может рассказать нам очень многое, поскольку их диета и иммунная система сильно отличаются от нашей.
Маленький кишечник внутри мышей
Чтобы исследовать процессы в ЖКТ, авторы новой работы пересадили мышам крошечные трехмерные шарики из ткани человеческого кишечника. Через несколько недель эти сферы, известные как органоиды, развили ключевые особенности иммунной системы человека. Модель может быть использована для имитации кишечной системы человека без необходимости в экспериментах на больных пациентах.
Чтобы вырастить органоид, ученые начали с индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые создаются из зрелых человеческих клеток, взятых из крови или кожи. Они обладают способностью превращаться в любой тип ткани тела. Вводя в стволовые клетки специальный молекулярный коктейль, ученые заставили их проникнуть в клетки кишечника. После выращивания в течение 28 дней в чашке клетки образовали сферы ткани диаметром всего несколько миллиметров.
Команда осторожно пересадила эти сферы мышам, у которых генетически была подавлена иммунная система, чтобы избежать отторжения. (Исследователи пересадили органоид кишечника рядом с почками каждой мыши, поэтому он фактически не был связан с пищеварительным трактом животных.) Чтобы стимулировать органоиды к производству иммунных клеток человека, ученые ранее давали мышам человеческую пуповинную кровь - источник стволовых клеток, которые могут трансформироваться в нужные клетки.
Через 20 недель каждый органоид вырос до размера горошины и содержал около 20 типов иммунных клеток человека. В этот момент органоиды также сформировали лимфоидные фолликулы человека, или пейеровы бляшки, важные структуры в кишечнике, которые сдерживают патогенные микроорганизмы, поддерживая уровень полезных бактерий.