Израелски учени създадоха първия човешки бъбрек в лаборатория

Изследователи от медицинския център "Шеба" и университета в Тел Авив успешно създадоха първия по рода си човешки бъбрек в лаборатория от тъканно-специфични стволови клетки, което е забележително постижение за регенеративната медицина.

Бъбречните структури са се намирали в лабораторията в продължение на повече от шест месеца, което ги прави най-дълго живеещите и най-стабилни лабораторно "отгледани" бъбречни органоиди до момента. Този пробив отваря вратата към голям напредък в диагностицирането на вродени аномалии, лечението на бъбречни заболявания и тестването на безопасността на лекарствата по време на бременност.

"Това е първият път, когато някой е успял да "отгледа" човешки бъбрек от тъканно-специфични стволови клетки, който оцелява в лабораторията за толкова продължителен период", каза проф. Бенямин Декел, ръководител на изследването.

Медицинският център "Шеба"
 
Декел е директор на детското отделение по нефрология и на института за изследване на стволови клетки към детската болница "Сафра" в медицинския център "Шеба" и директор на центъра за регенеративна медицина "Сагол" в университета в Тел Авив.

"Всъщност виждаме на живо как проблем с развитието води до бъбречни заболявания, наблюдавани в клиниката. Това ще позволи разработването на иновативни лечения", допълни той.
Изследването е публикувано наскоро в специализираното медицинско списание "ЕМБО Джърнъл" (The EMBO Journal).

Органоидите - миниатюрни, лабораторно отгледани версии на човешки органи, са инструменти за изучаване на човешката биология. Досега бъбречните органоиди, създадени от плурипотентни стволови клетки, са започвали да се разграждат след около месец и често са съдържали клетки от несвързани тъкани, което омаловажава резултатите от експериментите. За разлика от тях органоидите, отгледани в лабораторията на Декел, се развиват от специфични за бъбреците стволови клетки, които се диференцират само в бъбречни структури. Тази чистота позволява прецизно експериментиране и дългосрочно наблюдение на развитието на бъбреците, както то протича естествено в утробата на майката.

"Процесът, който наблюдавахме, съответства на етапите на растеж на бъбреците in utero (в утробата) до около 34-та седмица от бременността", обясни проф. Декел.

"Органоидът е образувал ключови структури като клетки за филтриране на кръвта, бъбречни канали и пикочни пътища, предоставяйки ни високоточен и устойчив модел на развиващия се човешки бъбрек", обясни той.

Последиците от изследването са широкообхватни. Едно от най-непосредствените приложения е при изучаването на вродени дефекти. Използвайки този модел, учените могат да манипулират гени и сигнални пътища, за да наблюдават как възникват малформации в реално време.

"Когато селективно блокирахме определен сигнален път, видяхме как това води до вроден дефект", каза проф. Декел.

"Този вид наблюдение на живо не е бил никога възможен преди и е важна стъпка напред в разбирането на вродените бъбречни заболявания", допълни директорът на института за изследване на стволови клетки към детската болница "Сафра".

Друго приложение е тестването за безопасност на лекарствата. Тъй като органоидът много наподобява фетален бъбрек, изследователите могат да го използват, за да тестват как лекарствата, приемани по време на бременност, могат да повлияят на развитието на бъбреците. Това предоставя нов начин за изследване токсичността на лекарствена in utero (в утробата) - нещо, което преди това бе ограничено по етични и биологични причини.

Пробивът носи и огромен потенциал за регенеративната медицина.

"Фактът, че можем да отглеждаме стволови клетки от бъбречна тъкан извън тялото отваря вратата към регенеративната медицина, тоест трансплантация на бъбречна тъкан, отгледана в лаборатория, на пациенти или алтернативно използване на сигналите, които органоидът отделя, за възстановяване или подмладяване на увреден бъбрек", каза проф. Декел.

В бъдеще такива лабораторно отгледани тъкани биха могли да помогнат за лечението на пациенти с хронични бъбречни заболявания, потенциално забавяйки или дори избягвайки необходимостта от хемодиализа или трансплантации на органи.

Освен клиничната употреба, органоидите предоставят на изследователите възобновяем модел за фундаменталната медицина, който може да се персонализира. Тъй като бъбречните стволови клетки могат да бъдат получени от отделни пациенти, учените могат да създават персонализирани органоиди, които отразяват уникалния генетичен код на човека. След това те могат да бъдат използвани за тестване на индивидуализирани възможности за лечение или за изучаване на това как специфични мутации влияят на бъбречната функция.

"Това ни дава практически неизчерпаем източник на различни бъбречни клетки и много по-ясно разбиране за различните им роли при отделни заболявания", каза още Декел.

Значението на това научно откритие се простира отвъд медицината, каза проф. Дрор Харац, председател на изследователския съвет на медицинския център "Шеба".

"През последните години станахме свидетели на опити за дистанциране на Израел от международни центрове на влияние и научни успехи от този вид са напомняне, че приносът ни към медицинските изследвания е значителен и безспорен", подчерта проф. Харац.