Jaterní organoidy odvozené z kmenových buněk vykazují dlouhodobý růst s podporou žlučové kyseliny

Přidání žlučových kyselin jako agonisté receptoru Farnesoidu X do kultivačního média podpořily růst a vývoj jedinečných jaterních organoidů odvozených od kmenových buněk, hlásí vědci z Japonska. Tyto trojrozměrné jaterní organoidy byly schopny trvalé, dlouhodobé proliferace při zachování rysů podobných hepatocytům. Jejich zjištění by mohla mít potenciál řídit budoucí výzkum chronického onemocnění jater a mít za následek novější terapeutické přístupy k jeho léčbě.

Játra hrají rozhodující roli při detoxikaci chemikálií v krvi, podporují trávení a reguluje klíčové metabolické procesy. Ústřední pro jedinečné a rozmanité funkce játra jsou hepatocyty-parenkymální jaterní buňky. Nedávné pokroky v biotechnologických a buněčných kulturních praktikách umožnily vývoj hepatocytových buněk z pluripotentních kmenových buněk indukovaných člověkem (IPSC).

V současné době jsou tyto buňky podobné hepatocytům podobné IPSC (IPS-HEPS) široce využívány pro screening léků, modelování nemocí a regenerativní medicíny. Změněné jaterní charakteristiky a špatné dlouhodobé proliferace však omezují jejich použití při výzkumu onemocnění jater.

Aby se tato omezení vyřešila, vědci z Institute of Science Tokio (Science Tokio) v Japonsku ve spolupráci s Tokijským metropolitním institutem pro lékařskou vědu a juntindo univerzitě vyvinuli v nové studii nový trojrozměrné (3D) jaterní organoidy.

Výzkumný tým zahrnoval profesora Sei Kakinuma z katedry klinické a diagnostické laboratorní vědy, profesora Yasuhiro Asahina, docentka Masato Miyoshi a projektového výzkumného pracovníka Taro Shimizu z ministerstva gastroenterologie a hepatologie, vědy Tokio, Japonsko. Jejich výzkumné zjištění byly Publikováno v Buněčné zprávy.

Asahina, která vypracovává potřebu nových jaterních organoidů, uvádí: „Mnoho aspektů základních mechanismů zapojených do jaterní cirhózy a hepatocelulárního karcinomu zůstává nejasné. Pro zkoumání těchto podmínek onemocnění je zapotřebí systémů na bázi lidských hepatocytů.

„Bylo však obtížné udržovat charakteristiky hepatocytů a šířit buňky v dlouhodobých kulturách in vitro. Toto omezení významně ovlivňuje modelování chronických onemocnění jater, které vyžadují dlouhodobé pozorování.“

Ve své studii vědci původně vyvinuli dvourozměrné kultury buněk IPS z lidských IPSC. Následně byly HEPS IPS zabudovány do solubilizované bazální membrány za účelem vytvoření 3D kultur. Aby podpořili růst a proliferaci 3D jaterních organoidů, dále založili nové kultivační médium, nazývané lidský iPSC-odvozený jater organoid (iho) médium, které obsahovalo žlučové kyseliny Kromě jiných růstových faktorů.

Je pozoruhodné, že jaterní organoidy pěstované pomocí média IHO měly jedinečnou hroznovou strukturální morfologii a prokázaly vyšší míru proliferace. Na druhé straně organoidy pěstované v nepřítomnosti žlučových kyselin převážně tvořily sférické a cysty podobné struktury. Zejména by mohly být jaterní organoidy odvozené od IPSC udržovány jako kultury déle než tři měsíce, přičemž si zachovávají své charakteristiky podobné hepatocytům.

Po vývoji 3D jaterních organoidů se vědci zaměřili na určení vnitřních jaterních charakteristik. Prostřednictvím komplexních analýz profilů genové exprese odhalili zřetelný profil genové exprese, který se velmi podobal fetálním hepatocytům v jaterních organoidech odvozených od IPSC.

Výsledky pokročilé analýzy sekvenování genů navíc naznačily roli signalizace Farnesoid X receptoru (FXR) v trvalé expresi charakteristik podobných hepatocytům pozorovaným v organoidech. Pro potvrzení dopadu signalizace FXR přidali vědci inhibitory FXR do Kulturní médium. Přidání inhibitorů FXR významně snížilo počet organoidů podobných hroznu v kultuře.

Výzkumný tým, inspirovaný jejich zjištěními, šel o krok dále a úspěšně vytvořil model infekce viru hepatitidy C v organoidech. „Hepatické organoidy vyvinuté v naší studii mají schopnost podporovat replikaci virů hepatitidy, což svědčí o jejich širokém potenciálu aplikací při objasnění patofyziologie chronických onemocnění jater – oblast, která je dosud obtížné studovat,“ říká Kakinuma.

Vývoj jaterních organoidů odvozených od kmenových buněk vědci z vědy Tokio signalizuje začátek nové éry pro budoucí výzkum onemocnění jater a může vést k novějším terapeutickým strategiím.