211service.com
En rudimentär lever odlas från stamceller
I ett arbete som kommer att väcka hopp om att organ kan repareras eller till och med odlas från grunden med hjälp av en patients egen vävnad som råmaterial, har japanska forskare skapat fungerande levervävnad från stamceller och framgångsrikt transplanterat den till möss.
Forskarna fann att en blandning av mänskliga leverprekursorceller och två andra celltyper spontant kan bilda tredimensionella strukturer som kallas leverknoppar. Hos mössen bildade dessa leverknoppar funktionella förbindelser med naturliga blodkärl och utförde vissa leverspecifika funktioner som att bryta ner läkemedel i blodomloppet.
Det är möjligt att tekniken kommer att fungera med andra organtyper, inklusive bukspottkörteln, njurarna eller lungorna, sa huvudförfattaren Takanori Takebe, en vetenskapsman vid Yokohama City University i Japan, på tisdagen vid en presskonferens, med hjälp av en översättare. Studien , publicerad i Natur på onsdag, är den första demonstrationen att ett rudimentärt mänskligt organ kan produceras med hjälp av inducerade pluripotenta stamceller (iPS), säger Takebe.
Dessa iPS-celler tillverkas genom att omvandla mogna celler som hudceller till ett tillstånd från vilket de kan utvecklas till många andra celltyper (se Vetenskapen om iPS-celler). Upptäckten att mogna celler kan omprogrammeras för att anta detta tillstånd var grunden för 2012 Nobelpriset i fysiologi eller medicin .
Studien ger ett prejudikat för att tänka på att göra organ och rekonstruera mer komplexa tredimensionella strukturer eller vävnader, säger George Daley , chef för stamcellstransplantationsprogrammet vid barnsjukhuset i Boston. Forskarna tog ett kreativt tillvägagångssätt för att bygga proto-levern, säger Daley, genom att blanda tre olika celltyper: levercellsprekursorer härrörande från mänskliga iPS-celler, blodkärlsprekursorer som kallas endotelceller och bindvävsprekursorceller som kallas mesenkymala stamceller. Både blodkärl och bindvävsprekursorceller skördades från navelsträngar.
Fynden från Takebe och hans kollegor bygger på befintligt arbete som visar att odling av flera celltyper tillsammans kan hjälpa forskare att utveckla fysiologiska tredimensionella vävnader i labbet, säger Yoon-Young Jang , chef för stamcellsbiologilaboratoriet vid Johns Hopkins University School of Medicine. Andra grupper har också visat att stamceller – när de ges rätt kemiska signaler – spontant kan utvecklas till tredimensionella strukturer som liknar naturliga vävnader, som näthinnan (se Växande ögonglober).
Metoderna som forskarna använder i den nya studien efterliknar också vissa aspekter av leverns naturliga embryonala utveckling. Att följa principerna för utvecklingsbiologi på detta sätt är en strategi som många inom området regenerativ medicin tar, säger Daley. Den här studien är ett bra exempel där generering av en mer ordnad tredimensionell organoid förmodligen är vägen som de flesta av oss går, säger han. Förmågan hos dessa organoider att förmedla human leverspecifik läkemedelsmetabolism är ett mycket imponerande principbevis för användbarheten av detta tillvägagångssätt.
För att demonstrera den terapeutiska potentialen i deras teknik, transplanterade Takebe och kollegor ett dussin leverknoppar i buken på möss vars naturliga leverfunktion stängdes av med ett läkemedel. Transplantationerna höll dessa möss vid liv under den månad de sågs.
Leverknopparna uppnådde inte alla funktioner hos en mogen lever. Till exempel bildade de inte ett gallgångssystem. Men i pågående forskning har teamet funnit att om knopparna transplanteras in i en befintlig lever, verkar kroppen använda det befintliga gallsystemet, sa Takebe via e-post.
Takebe sa att en potentiell terapeutisk användning av metoden kan innebära att leverera mikroskopiska leverknoppar till mänskliga patienter genom en stor ven som ansluter till levern för att förbättra överlevnaden efter leversvikt. Han sa att han var optimistisk att så mycket som 30 procent av leverfunktionen skulle kunna återställas genom denna metod.
Men Takebe uppskattade att en sådan behandling är minst 10 år bort. Under tiden måste metoden förbättras så att leverknopparna kan produceras mycket mer effektivt. Problemet är att skapa tillräckligt med leverknoppar, i tillräcklig mängd, för att göra det till en livskraftig terapi, sa han.
Potentialen med pluripotent stamcellsterapi är stor, säger Jang. Men han varnar för att mycket mer arbete måste göras för att visa deras verkliga värde på kliniken, inklusive långtidsutvärdering av deras säkerhet.
En mer omedelbar användning av iPS-celler kan vara för screening av läkemedelskandidater. Forskning med patientrelevanta modeller av komplexa sjukdomar som levercirros och cancer skulle hjälpa till att hitta bättre cellulära och molekylära mål för läkemedelsutveckling, säger Jang.