Как вырастить почку: революционные достижения ученых

Ежегодно во второй четверг марта отмечается Всемирный день почки. И сегодня мы вам расскажем о потрясающих достижениях ученых, которые вплотную приблизились к выращиванию полноценной почки в лабораторных условиях.

Хроническая почечная недостаточность – состояние, при котором почечная ткань постепенно погибает. Со временем почки перестают выполнять возложенные на них функции. В такой ситуации больной вынужден несколько раз в неделю проходить процедуру гемодиализа – очищения крови при помощи специального аппарата «искусственная почка».

Единственный способ спасти такого пациента – трансплантация почки. Такая операция доступна лишь мизерному количеству больных. Да и после трансплантации всегда существует опасность отторжения пересаженного органа. Избежать этого помогают дорогостоящие препараты, которые подавляют активность иммунной системы, не позволяя ей отторгнуть новую почку.

Решение этой серьезнейшей проблемы заключается в возможности вырастить новый орган из стволовых клеток самого пациента. В таком случае не будет необходимости в приеме иммунодепрессантов, поскольку новая почка не будет восприниматься организмом как чужеродный орган. Над этой задачей более 20 лет работают лучшие умы планеты. Конечная цель пока не достигнута, но прогресс очевиден, и сегодняшние достижения ученых вплотную приблизили мир к возможности выращивать человеческие органы.

Загрузка...

Мини-почка из клеток мочи

4 марта 2019 года в авторитетном научном журнале Nature Biotechnology вышла статья голландских ученых, которые рапортовали об успешном эксперименте по выращиванию миниатюрных почечных органоидов из эпителиальных клеток почки (тубулярный эпителий), выделенных из мочи (источник).

Благодаря современным технологиям по культивированию и программированию стволовых клеток, ученые уже научились выращивать ткани пищевода, сердца и даже мозга. Такую же технологию ученые из Университета Утрехта (Нидерланды) использовали для выращивания почечных тканей.

Для начала исследователи выделили из мочи клетки тубулярного эпителия почек, которые в норме всегда присутствуют в моче. Это уже сформировавшиеся клетки с заданной программой развития. С помощью молекулярно-генетических манипуляций ученые «сбросили настройки» этих клеток и задали им нужную программу. В итоге удалось получить миниатюрные органоиды, функции которых практически идентичны почкам.

Ханс Клеверс
Ханс Клеверс Молекулярный генетик, профессор Университета Утрехта (Нидерланды), один из пионеров исследования стволовых клеток.

Полученные органоиды не похожи на нормальные почки, однако мы вполне можем их использовать для моделирования различных наследственных, онкологических и инфекционных почечных заболеваний. Эксперименты на таких органоидах позволят нам в точности понять, что пошло не так при развитии той или иной патологии. Мы сможем лучше разобраться в механизмах почечной функции, и, я надеюсь, что в будущем такая модель поможет нам разработать эффективные методы лечения почечных патологий.

Тестирование новых лекарств

Ученые пока не берутся говорить о перспективах выращивания полноценного человеческого органа, однако полученные почечные органоиды могут стать идеальной моделью для испытания новых препаратов.

Как известно, пациенты, которым пересадили почку, подвержены различным инфекциям. И сегодня все еще не разработаны эффективные методы лечения инфекций у таких людей. Профессор экспериментальной нефрологии Утрехтского университета Мариан Верхаар рассказывает, что в лабораторных условиях органоиды можно подвергать вирусным инфекциям, которыми страдают пациенты. – Так мы сможем тестировать различные противовирусные препараты, и выбрать для пациента наиболее эффективные и безопасные лекарства. Кроме того, мы можем выращивать почечные органоиды из клеток, взятых у пациентов, страдающих раком почки. Это позволит нам лучше понять механизмы развития злокачественной опухоли и возможные пути решения этой проблемы, - говорит профессор. 

Почка мыши в теле крысы

Месяцем ранее, 5 февраля этого года, в журнале Nature Communications вышла статья японских ученых, где исследователи рассказали о потрясающих достижениях по выращиванию полноценной почки животного (источник). Над этим экспериментом молекулярные биологи из Национального института физиологии в Окадзаки (Япония) работали целых 15 лет, и вот, наконец, ученые добились желаемого результата.

Японским исследователям удалось вырастить полноценную почку мыши в теле крысы. И все это без отторжения со стороны иммунной системы. Как это у них получилось?

Несколько лет назад американские и японские ученые разработали методику по вживлению  стволовых клеток чужого организма в зародыш. Например, это могут быть стволовые клетки, отвечающие за формирование того или иного органа, в данном случае – почки. Но тут возникает другая задача – как сделать так, чтобы у организма-хозяина развивался не его родной орган, а подсаженный? Эту проблему удалось решить с помощью новой технологии CRISPR/Cas9, которая позволяет редактировать геном. Таким образом, у зародыша крысы ученые повредили ген Sall1, который отвечает за формирование почки. Затем в крысиный эмбрион ученые ввели стволовые клетки мышей, из которых и должна сформироваться почка. Полученные эмбрионы имплантировали в матку самок. В итоге ученые удалось получить новорожденных крысят с функционирующими почками мышей.

Профессор Теппей Гото из Национального института Физиологии в Окадзаки рассказывает, что разработанная его командой технология в будущем может стать моделью по выращиванию человеческих органов в организмах животных. Наиболее подходящий кандидат для этого – организм свиньи. В настоящее время над проблемой работают несколько исследовательских групп. И вполне возможно, что в ближайшие 5-10 лет мы получим такую технологию.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: 

ПЕРЕСАДКА ПОЧЕК: ТЕПЕРЬ БЕЗ ОТТОРЖЕНИЯ

ПОЧЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

ДИЕТА №7Г ДЛЯ БОЛЬНЫХ С ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ НА ГЕМОДИАЛИЗЕ

{