Nerki wyhodowane w laboratorium z komórek chorego służą do testowania leków

Mininerki, które naukowcy wyhodowali w laboratorium, pomagają zrozumieć rozwój nerki a także służą do testowania leków. To ważny etap w rozwoju tzw. terapii zastępczej - mówią autorzy eksperymentu.

Mininerki - narzędzie do testowania leków

Nerki stworzył międzynarodowy zespół naukowców pod nadzorem Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze. Są to miniaturowe nerki (nazywane organoidami nerkowymi) wyhodowane poza organizmem z komórek pochodzących od pacjenta cierpiącego na wielotorbielowatość nerek. Jest to ciężka choroba dziedziczna, objawiająca się zazwyczaj między 15. a 30. rokiem życia. Zaczyna się jednak wcześniej. Już w trakcie życia płodowego w nerce formują się maleńkie cysty, które potem rozrastają się w korze i rdzeniu narządu. Rozrośnięte torbiele uszkadzają nerki i w efekcie prowadzą do ich niewydolności.

Naukowcy najpierw zmodyfikowali genetycznie komórki pobrane od chorego, tak aby przekształciły się w komórki macierzyste. Następnie, w odpowiednich warunkach, dodając różne pożywki, wyhodowano z tych komórek organoidy nerkowe podobne do ludzkich nerek płodowych z pierwszych trzech do sześciu miesięcy rozwoju. Cztery do pięciu tygodni później w organoidach pojawiły się charakterystyczne dla choroby torbiele wypełnione płynem surowiczym.

Wyhodowane organoidy nerek odpowiadają anatomicznie i funkcjonalnie prawdziwemu narządowi, dzięki czemu naukowcy mogli zaobserwować proces rozwoju choroby i przetestować wpływ różnych czynników na chore tkanki. Bez szkody dla pacjenta przetestowali skuteczność działania dwóch leków. Celem było ustalenie zindywidualizowanej terapii leczniczej, dostosowanej do konkretnego pacjenta. Jest to o tyle ważne, że w przypadku chorób nerek każda osoba może mieć nieco odmienną mutację w obrębie genu wywołującego chorobę. A to oznacza, że każdy pacjent wymaga indywidualnego podejścia w trakcie leczenia. 

Jedna z autorek tego eksperymentu, prof. Xia wyraziła nadzieję, że testowanie leków na organoidach, wyhodowanych z komórek pacjentów, może posłużyć nie tylko do leczenia wielotorbielowatości nerek, lecz także innych rodzajów chorób, takich jak na przykład nefropatia cukrzycowa. Przy tym naukowym projekcie pracował także prof. Juan Carlos Izpisua Belmonte z Instytutu Nauk Biologicznych w San Diego w Kalifornii, który uważa organoidy nerkowe za duży krok w kierunku tzw. terapii zastępczych.

Jak dokładnie zbudowane są nerki i jakie mają funkcje? Te niepozorne narządy zaskakują swoją sprawnością!

Mininerki pomagają poznać proces powstawania narządu

Drugi cel, który udało się naukowcom osiągnąć, to stworzenie modelu do badania procesu rozwoju nerki od samego początku. Śledząc przekształcenia genetyczne komórek, badacze zauważyli m.in., nowe źródło komórek macierzystych, które mają udział w tworzeniu sieci naczyń krwionośnych w nerce. Są to komórki progenitorowe nefronów, to znaczy takie, które potem służą organizmowi do regeneracji narządu.

Mininerki mogą także posłużyć, jak z radością podkreślają naukowcy, do lepszego poznania budowy i procesu rozwoju nefronów w nerce. Liczba nefronów po urodzeniu jest skorelowana z częstością występowania w późniejszym wieku nadciśnienia i niewydolności nerek. Im więcej jest ich w nerce na początku życia, tym lepsza późniejsza ochrona przed tymi chorobami. Stąd poznanie procesu rozwoju nefronów w okresie płodowym jest tak istotne. Dzięki obserwacji hodowanego organoidu naukowcy mogą go lepiej zrozumieć oraz znaleźć czynniki środowiskowe, które zakłócają albo wzmacniają rozwój sieci nefronów. Organoidy nerkowe wszczepiono również myszom. Okazało się, że ich sieć naczyń krwionośnych bez trudu połączyła się z siecią krwionośną myszy.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Cell Stem Cell w lipcu 2019 roku.

Źródła: Science Daily, Nanyang Technological University

Więcej o: