Группа биологов и патологоанатомов из Огайо успешно вырастила желудочно-кишечный тракт человека у подопытных грызунов. Посадив крошечные шарики кишечной ткани человека в брюшную полость мышей и позволив этим тканям укорениться, ученые создали рабочую среду, в которой они могут изучать физиологию и иммунологию желудочно-кишечного тракта без участия подопытных людей.

Их научное достижение было опубликовано в конце прошлого месяца в журнале Nature Biotechnology. Ученые из Университета Цинциннати сымитировали желудочно-кишечный тракт человека у подопытных мышей, а начали они свою работу с плюрипотентных стволовых клеток. Благодаря способности плюрипотентных стволовых клеток превращаться в любую клетку тела, команда могла «кормить» их специфическим белком роста, пока они не стали кишечными клетками. Менее чем за месяц эти клетки сформировали крошечные шарики ткани, известные как органоиды.

Затем команда использовала бусульфан (распространенный химиотерапевтический препарат) и генную инженерию для подавления иммунной системы своих подопытных мышей. Это гарантировало бы, что выращенные в лаборатории органоиды не будут отвергнуты. Ученые пересадили по одному органоиду рядом с почками каждой подопытной мыши, а затем отслеживали рост органоидов в течение 20 недель. К концу этого периода органоиды выросли до размеров горошины. Более того, они содержали около 20 типов иммунных клеток человека, имитирующих иммунную популяцию в желудочно-кишечном тракте человека.

Кишечник человека известен своими уникальными способностями к пищеварению, но он также помогает организму защищаться от болезней. Любые бактерии, обнаруженные в пище, которую мы едим или в воде, которую мы пьем, должны в конечном итоге быть уничтожены в кишечнике и слоях слизи, которые составляют самый большой иммунный компонент организма. Хотя кишечные органоиды человека (HIO) хранящиеся в чашке Петри (чаша для культивирования клеток), исторически служили ученым полезной моделью для изучения физиологии кишечника человека, они не обладали иммунными компонентами, необходимыми для облегчения изучения желудочно-кишечных заболеваний.

Работа команды из Цинциннати сделал прорыв. Воздействие на их трансплантированные органоиды бактерий E. Coli побудило ткани производить М-клетки, которые выполняют иммунные функции в слизистой оболочке кишечника. Известно, что М-клетки заселяются после инфекции и воспаления, что позволяет предположить, что выращенные органоиды могут служить ценной тестовой средой для экспериментов, связанных с патологией. В будущем ученые смогут использовать новую технологию для изучения происхождения пищевых аллергий, кишечных инфекций и воспалений кишечника.