Rūta Inčiūraitė, dr. Ugnė Kūlokienė, dr. Jurgita Skiecevičienė,
LSMU Virškinimo sistemos tyrimų institutas, Klinikinės ir molekulinės gastroenterologijos laboratorija
Iš suaugusio žmogaus žarnyno kamieninių ląstelių kilę organoidai – tai miniatiūriniai ir supaprastinti ex vivo žarnyno modeliai, atkartojantys trimatę žarnyno architektūrą. Pastaraisiais metais jie sulaukė didelio susidomėjimo kaip audinių vystymosi ir ligų modeliavimo bei personalizuotos medicinos ir vaistų atrankos tyrimams sistema. Neatsitiktinai pasaulyje gerai žinomo žurnalo Nature Methods redakcija paskelbė organoidų technologiją 2017 metų metodu už didžiulį jų, kaip įrankio žmogaus biologijos tyrimams sveikatos ir ligų srityse, potencialą.
Organoidų sistemų tyrimų pradžia
Pirmieji in vitro organus reprezentuojantys modeliai, vis dar plačiai naudojami ir šiandien, yra paremti imortalizuotų navikinių ląstelių panaudojimu. Tokie modeliai yra sąlyginai nebrangūs, lengvai įdiegiami ir prižiūrimi, tačiau turi keletą svarbių trūkumų. Tokioms sistemoms būdingos pakitusios molekulinės charakteristikos (pakitusi pagrindinių signalinių kelių komponentų, onkogenų bei navikų slopiklių raiška ir kt.), jos yra dvimatės ir neatspindi trimatės organo struktūros bei jam būdingos diferencijuotų ląstelių įvairovės, negali būti formuojamos iš kiekvieno paciento medžiagos ir reprezentuoti genetinės individo ar populiacijos įvairovės. O štai alternatyviai naudojamos iš pacientų audinių išskirtos pirminių ląstelių kultūros atkartoja ląstelių heterogeniškumą, tačiau negeba atsinaujinti ir tokia sistema yra priklausoma nuo nuolatinio šviežios chirurginės pacientų medžiagos tiekimo.
Suaugusio žmogaus kamieninės ląstelės gali duoti pradžią visų tipų ląstelėms audinyje in vivo ir nuolat atsinaujina, papildydamos kamieninių ląstelių išteklius. Naujausi pasiekimai būtent kamieninių ląstelių biologijos srityje leido mokslininkams pradėti sėkmingai vystyti trimates audinius reprezentuojančias kultūras in vitro – organoidus. Tai trimatės, į organus panašios struktūros, sudarytos iš funkciškai aktyvių ląstelių, kurios geba atsinaujinti ir specifiškai dėstytis erdvėje. Nors pirmieji bandymai atkartoti audinio / organo struktūrą ir savybes mėgintuvėlyje pradėti dar 1975 metais, proveržis organoidų kultūrų srityje įvyko 2009 metais, kai Sato ir Clevers mokslininkų grupės paskelbė studijas, kuriose pademonstravo, kad pavienės žarnyno kamieninės ląstelės, užsėtos specialiame biologiniame karkase (užląstelinių baltymų, vadinamų užląsteline matrica, pakaitale) kartu su pagrindiniais mikroaplinką palaikančiais veiksniais, proliferuoja ir formuoja sudėtingas organizuotas trimates struktūras, sudarytas iš kamieninių ląstelių ir įvairių diferencijuotų ląstelių tipų. Tokie organoidai daugeliu aspektų yra pranašesni už standartines ląstelių kultūras: jie atkartoja trimatę žmogaus audinių architektūrą, gali būti išauginti beveik iš bet kokio sveiko ar navikinio audinio ir kultivuojami ilgą laiką. Dėl šių savybių organoidų kultūros tampa svarbia fundamentinių ir taikomųjų tyrimų priemone. Iki šiol organoidų kultūros buvo pritaikytos įvairių pelės ir žmogaus audinių, įskaitant plonąją ir storąją žarnas, stemplę, inkstus, kepenis, skrandį, tyrimams ir suteikia vis daugiau vertingų žinių apie žinduolių fiziologiją.
Žarnyno organoidas – in vitro sistema, reprezentuojanti in vivo žarnyną
Plačiau skaitykite žurnale „Gastroenterologija ir hepatologija“, 2022 m. nr. 1
emedicina.lt archyvo iliustracija