В США научились удалять лишние клетки внутри ткани, не повреждая сосуды
Исследователи из Университета Питтсбурга (США) разработали генетическую систему SynBITE, которая распознает нежелательные клетки и запускает их уничтожение прямо внутри растущей ткани. Технология может помочь создавать более зрелые и функциональные органоиды, а в перспективе — открыть новые подходы к восстановлению тканей и борьбе с возрастными изменениями.
В тканевой инженерии долгое время основное внимание уделяли тому, как заставить стволовые клетки превращаться в нужные типы клеток. Однако выращенные в лаборатории органоиды — трехмерные модели органов — нередко содержат незрелые или нежелательные клетки, которые мешают формированию полноценной ткани.
Команда под руководством Мохаммада Тахери, Юды Сяна и Мохаммада Эбрахимхани из Университета Питтсбурга предложила решить эту проблему с помощью системы SynBITE. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Stem Cell.
Система действует по принципу «распознать — проверить — удалить». Она определяет тип клетки по активности определенных генов и молекулярных маркеров, а затем запускает запрограммированную гибель тех клеток, которые не соответствуют заданным критериям.
Для этого исследователи объединили генетические сенсоры с механизмом индуцируемой каспазы-9 — белка, участвующего в запуске апоптоза, то есть запрограммированной клеточной гибели. Логические элементы системы позволяют задавать условия, при которых клетка должна быть уничтожена.
SynBITE от традиционных методов очистки отличает то, что она действует непосредственно внутри ткани. Органоид не нужно разбирать на отдельные клетки, чтобы удалить нежелательные популяции. Это особенно важно для сохранения сложных структур, например кровеносных сосудов.
Исследователи проверили технологию на органоидах печени. Система помогла удалить незрелые клетки, не вырабатывающие альбумин — белок, характерный для функционирующих клеток печени, гепатоцитов. После удаления нежелательных клеток зрелые гепатоциты смогли занять освободившееся пространство.
Когда этот подход дополнительно сочетали с активацией гена CYP3A4 с помощью CRISPR, метаболическая активность органоидов достигла примерно 60% от уровня первичных человеческих гепатоцитов. Для сравнения, в контрольной системе без индуцированного удаления клеток показатель составлял около 20%. CYP3A4 участвует в метаболизме многих лекарственных препаратов, поэтому этот результат важен для создания более реалистичных моделей печени, используемых при изучении лекарств.
Еще один значимый результат связан с сохранением сосудистой сети. При традиционной очистке ткани разделяют на отдельные клетки, что повреждает пространственную структуру сосудов. В экспериментах с SynBITE длина сосудистой сети оказалась примерно на 23% больше, а количество сосудистых соединений — на 122% больше, чем при сравнительном подходе.
Сохранение сосудов важно для тканевой инженерии, поскольку они обеспечивают доставку кислорода и питательных веществ. Возможность удалять нежелательные клетки, не разрушая окружающую структуру, может помочь исследователям создавать более сложные и функциональные модели органов.
Ученые также рассматривают возможность применения подобных подходов для изучения возрастных изменений. С возрастом в организме меняется состав клеточных популяций, в том числе кроветворных стволовых клеток, от которых зависит образование клеток крови и работа иммунной системы. В перспективе точечное управление такими популяциями может стать одним из направлений исследований старения.
Однако пока SynBITE продемонстрирована прежде всего как инструмент тканевой инженерии. Ее эффективность и безопасность для омоложения организма еще предстоит доказать. Для применения технологии непосредственно в организме необходимо научиться доставлять ее к нужным клеткам, точно определять нежелательные популяции и контролировать их удаление, не повреждая здоровые ткани.
Команда также связана с компанией HexemBio, которая занимается разработками в области регенеративной медицины. Одно из потенциальных направлений применения SynBITE — производство органоидов с контролируемым клеточным составом и сохраненной внутренней структурой.
Исследование показывает, что для создания функциональной ткани недостаточно научиться производить нужные клетки. Не менее важно своевременно удалять лишние, сохраняя при этом связи между оставшимися клетками и организацию ткани. Такой подход может расширить возможности создания органоидов для изучения заболеваний, тестирования лекарств и разработки будущих методов регенеративной медицины.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
