Врачи считают печень самым незаметным органом: она не подает сигналы о проблемах до критического момента, может годами деградировать, пока человек ведет обычный образ жизни. Часто нарушения в работе печени обнаруживаются неожиданно. К примеру, врачей могут насторожить результаты лабораторных исследований, которые пациент сдал для планового медосмотра.
Медикаментозное лечение печени возможно, однако только на начальных стадиях заболевания. Если болезнь прогрессировала и орган серьезно поврежден, терапевтические меры оказываются неэффективными, и требуется трансплантация. Статистические данные свидетельствуют о том, что около 20% пациентов в Европе и США не доживают до пересадки, даже если они находятся в списке ожидания: их состояние слишком тяжелое.
Исследователи из Гарвардского университета, в сотрудничестве с учеными из Бостонского университета и Массачусетского технологического института, рассмотрели этот вопрос с иной точки зрения: они смогли вырастить печеночную ткань в организме лабораторной мыши. Исследование команды опубликовано в журнале Science Advances.
Для достижения этой цели специалисты объединили усилия, привлекая знания из генетики, синтетической биологии и тканевой инженерии. Основная задача заключается в модификации активности генов, отвечающих за функционирование гепатоцитов печени и связанных с ними структур, чтобы запустить программу роста тканей в искусственных «конструкциях» печени после имплантации мышам.
Для начала эксперты протестировали так называемые генетические факторы роста тканей, чтобы понять, какие варианты оказывают самое сильное стимулирующее действие. Потом они провели анализ, по итогу которого выделили четыре лидера: HGF, TGFa, WNT2, RSPO3.
Данные гены оказывали выраженное стимулирующее воздействие на развитие небольшого количества клеток печени, культивируемых в чашке Петри . После проверки в трехмерных тканях печени результаты оказались неудовлетворительными. В связи с этим ученые переключили свое внимание на внутриклеточном белке YAP, который может влиять на экспрессию генов.
Белок сыграл решающую роль: при грамотном использовании наблюдался активный рост клеток печени и в других экспериментах. Это стало значительным прорывом. Теперь перед специалистами стояла задача запустить эту модель: они смогли сделать так, чтобы вся схема работала только в тандеме с антибиотиком доксициклином.
После завершения подготовки исследователи начали проводить эксперименты с использованием мышей. Результаты показали, что все функционирует, как и предполагалось: при непрерывном семидневном лечении трехмерная ткань печени, состоящая из сконструированных клеток, значительно увеличивалась в размерах, а количество клеток в чашке Петри росло.
Однако, несмотря на то что печеночная ткань активно росла, у мышей также началось ускоренное деление клеток в органе. Хотя ученые и предвидели такую реакцию, они намерены найти решение и для этой задачи, поскольку потенциальные последствия могут быть весьма разнообразными.
Итог исследования такой: в печени можно запустить тотальную регенерацию, подселив в нее новые ткани. При этом у мышей не наблюдалось признаков фиброза, то есть все отлично приживалось.
В настоящее время исследователи стремятся усовершенствовать свою концепцию, чтобы обеспечить максимальную безопасность и результативность на всех этапах. Они рассчитывают, что в скором времени эта технология позволит спасти множество человеческих жизней.
