Ученые-первопроходцы из Института Фрэнсиса Крика, больницы Грейт-Ормонд-стрит (GOSH) и Института здоровья детей на Грейт-Ормонд-стрит Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе вырастили трансплантаты кишечника человека с использованием стволовых клеток из тканей пациента, которые в один прекрасный день могут привести к индивидуализированным трансплантатам для детей с кишечными заболеваниями. неудача, согласно исследованию, опубликованному в Nature Medicine.
Дети с кишечной недостаточностью не могут усваивать питательные вещества, необходимые для их общего здоровья и развития. Это может быть связано с заболеванием или травмой тонкого кишечника.
В этих случаях детей можно кормить внутривенно с помощью процесса, называемого парентеральным питанием, однако это связано с серьезными осложнениями, такими как инфекции линии и печеночная недостаточность. При возникновении осложнений или в тяжелых случаях этим детям может потребоваться пересадка. Однако существует нехватка подходящих донорских органов, и после операции могут возникнуть проблемы, например, тело, отклоняющее трансплантат.
В своем исследовании, подтверждающем концепцию, группа исследователей показала, как стволовые клетки кишечника и ткань тонкого кишечника или толстой кишки, взятые у пациентов, могут быть использованы для выращивания важного внутреннего слоя тонкой кишки в лаборатории, способного переваривать и поглощать пептиды и переваривать сахарозу в пище.
Это первый шаг в разработке всех слоев кишечника для трансплантации. Исследователи надеются, что однажды выращенные в лаборатории органы могут стать безопасной и долговечной альтернативой традиционной донорской трансплантации.
"Необходимо срочно найти новые способы ухода за детьми без работающего кишечника, потому что по мере взросления могут возникнуть осложнения, связанные с питанием родителей," говорит доктор. Вивиан Ли, старший автор и руководитель группы лаборатории биологии стволовых клеток и рака в Крике.
"Мы разработали процесс выращивания одного слоя кишечника в лаборатории, что приблизило нас на шаг ближе к возможности предложить этим пациентам форму регенеративной медицины, в которой используются материалы, созданные из их собственных тканей. Это снизит некоторые риски, с которыми сталкиваются пациенты после трансплантации, такие как их иммунная система, атакующая трансплантат."
Исследователи взяли небольшую биопсию кишечника у 12 детей, у которых либо была кишечная недостаточность, либо был риск развития этого заболевания. Затем в лаборатории они стимулировали клетки биопсии, чтобы они выросли в "мини-кишки," также известен как кишечные органоиды, генерируя более 10 миллионов кишечных стволовых клеток от каждого пациента в течение четырех недель.
Исследователи также собрали ткани тонкой и толстой кишки, которые в противном случае были бы выброшены, у других детей, перенесших важную операцию по удалению частей кишечника. Используя лабораторные методы, клетки были удалены из этих тканей, оставив после себя структуру скелета, которая сформировала каркасы.
Исследователи поместили "мини-кишки" на эти каркасы, где они выросли на этой структуре, чтобы сформировать живой трансплантат. Из-за специфических условий культивирования стволовые клетки превратились во множество различных типов клеток, существующих в тонком кишечнике. Трансплантаты были способны переваривать и поглощать пептиды, строительные блоки белков, а также переваривать сахарозу в глюкозные сахара.
"Хотя это исследование сейчас находится в лаборатории, мы концентрируемся на том, чтобы сделать его реалистичным и безопасным вариантом лечения," объясняет старший автор NIHR, профессор Паоло Де Коппи, консультант-детский хирург в GOSH и руководитель отделения хирургии стволовых клеток & Секция регенеративной медицины в Институте детского здоровья на Грейт-Ормонд-стрит Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (ICH).
"Что здесь важно, так это то, что мы показали, что каркасы могут быть созданы с использованием ткани толстой кишки, а не только ткани тонкой кишки. На практике часто легче получить ткань из толстой кишки, поэтому такой подход может сделать этот подход более осуществимым. Это важный шаг вперед в регенеративной медицине, и мы с оптимизмом смотрим на то, что это значит для пациентов, но впереди еще больше исследований, прежде чем мы сможем безопасно и эффективно применить этот подход к лечению."
Помимо доказательства того, что биопсии, взятые у детей, могут быть использованы для выращивания функционирующих кишечных трансплантатов, исследователи также продемонстрировали, что трансплантаты выживают и созревают при трансплантации мышам.
"Применяя наши фундаментальные научные знания в области биологии стволовых клеток кишечника, мы разработали эффективный по времени и клинически значимый метод восстановления трансплантатов тонкой кишки человека для трансплантации," говорит Лауин Меран, ведущий автор, регистратор гастроэнтерологов и научный сотрудник по клиническим исследованиям в лаборатории биологии стволовых клеток и рака в Крике и ICH.
"Теперь, когда мы показали, что трансплантаты успешны в небольших масштабах, следующим важным шагом будет начало роста других слоев кишечника, таких как мышцы и кровеносные сосуды, а также расширение наших методов для создания жизнеспособных трансплантатов, подходящих для каждого отдельного человека. потребности пациента."