En rudimentær lever er dyrket fra stamceller

I et arbejde, der vil vække håb om, at organer kan repareres eller endda dyrkes fra bunden ved at bruge en patients eget væv som råmateriale, har japanske forskere skabt fungerende levervæv fra stamceller og med succes transplanteret det til mus.

Forskerne fandt ud af, at en blanding af menneskelige lever-precursorceller og to andre celletyper spontant kan danne tredimensionelle strukturer kaldet leverknopper. Hos musene dannede disse leverknopper funktionelle forbindelser med naturlige blodkar og udførte nogle leverspecifikke funktioner såsom at nedbryde lægemidler i blodbanen.

Det er muligt, at teknikken vil fungere med andre organtyper, herunder bugspytkirtlen, nyrerne eller lungerne, sagde hovedforfatter Takanori Takebe, en videnskabsmand ved Yokohama City University i Japan, tirsdag på en pressekonference, hjulpet af en oversætter. Studiet , udgivet i Natur onsdag er den første demonstration af, at et rudimentært menneskeligt organ kan fremstilles ved hjælp af inducerede pluripotente stamceller (iPS), siger Takebe.

Disse iPS-celler er lavet ved at omdanne modne celler såsom hudceller til en tilstand, hvorfra de kan udvikle sig til mange andre celletyper (se Videnskaben om iPS-celler). Opdagelsen af, at modne celler kan omprogrammeres til at antage denne tilstand, var grundlaget for 2012 Nobelprisen i fysiologi eller medicin .

Undersøgelsen giver præcedens for at tænke på at lave organer og rekonstruere mere komplekse tredimensionelle strukturer eller væv, siger George Daley , direktør for stamcelletransplantationsprogrammet på børnehospitalet i Boston. Forskerne tog en kreativ tilgang til at opbygge proto-leveren, siger Daley, ved at blande tre forskellige celletyper: levercelleprækursorer afledt af menneskelige iPS-celler, blodkar-precursorer kaldet endotelceller og bindevævsprecursorceller kaldet mesenkymale stamceller. Både blodkar- og bindevævsprecursorcellerne blev høstet fra navlestrengene.

Resultaterne fra Takebe og hans kolleger bygger på eksisterende arbejde, der viser, at dyrkning af flere celletyper sammen kan hjælpe forskere med at udvikle fysiologiske tredimensionelle væv i laboratoriet, siger Yoon-Young Jang , direktør for Stem Cell Biology Laboratory ved Johns Hopkins University School of Medicine. Andre grupper har også vist, at stamceller – når de får de rigtige kemiske signaler – spontant kan udvikle sig til tredimensionelle strukturer, der ligner naturlige væv, såsom nethinden (se Voksende øjeæbler).

De metoder, som forskerne brugte i det nye studie, efterligner også nogle aspekter af leverens naturlige embryonale udvikling. At overholde principperne for udviklingsbiologi på denne måde er en strategi, som mange inden for regenerativ medicin tager, siger Daley. Denne undersøgelse er et godt eksempel, hvor generering af en mere ordnet tredimensionel organoid formentlig er den rute, som de fleste af os går, siger han. Disse organoiders evne til at formidle human leverspecifik lægemiddelmetabolisme er et meget imponerende principbevis for anvendeligheden af ​​denne tilgang.

For at demonstrere det terapeutiske potentiale af deres teknik, transplanterede Takebe og kolleger et dusin leverknopper i maven på mus, hvis naturlige leverfunktion blev lukket ned med et lægemiddel. Transplantationerne holdt disse mus i live i den måned, de blev observeret.

Leverknopperne opnåede ikke alle funktionerne i en moden lever. For eksempel dannede de ikke et galdesystem. Men i løbende forskning har holdet fundet ud af, at hvis knopperne transplanteres ind i en eksisterende lever, ser kroppen ud til at gøre brug af det eksisterende galdesystem, sagde Takebe via e-mail.

Takebe sagde, at en potentiel terapeutisk anvendelse af metoden kunne involvere levering af mikroskopiske leverknopper til menneskelige patienter gennem en stor vene, der forbinder til leveren for at forbedre overlevelsen efter leversvigt. Han sagde, at han var optimistisk, at så meget som 30 procent af leverfunktionen kunne genoprettes gennem denne metode.

Men Takebe vurderede, at en sådan behandling er mindst 10 år væk. I mellemtiden skal metoden forbedres, så leverknopperne kan produceres meget mere effektivt. Problemet er at skabe nok leverknopper i tilstrækkelig mængde til at gøre det til en levedygtig terapi, sagde han.

Potentialet ved pluripotent stamcelleterapi er stort, siger Jang. Men han advarer om, at der skal gøres meget mere arbejde for at demonstrere deres sande værdi i klinikken, herunder en langsigtet evaluering af deres sikkerhed.

En mere umiddelbar anvendelse af iPS-celler kunne være til screening af kandidatlægemidler. Forskning ved hjælp af patientrelevante modeller for komplekse sygdomme såsom levercirrhose og kræft ville hjælpe med at finde bedre cellulære og molekylære mål for udvikling af lægemidler, siger Jang.

skjule