За първи път изследователите са успели да създадат човешки хранопровод в лабораторията. Това може да проправи пътя за нови, регенеративни лечения.

Хранопроводът преминава от гърлото в стомаха.

Езофагусът е мускулната тръба, която премества храната и течностите, които поглъщаме от гърлото си, чак до стомасите ни.

Този орган е направен от различни видове тъкани, включително мускули, съединителна тъкан и лигавица.

Учени от Центъра за детска клетка и органоидна медицина в Синсинати (CuSTOM) в Охайо изкуствено отглеждат тези тъкани в лабораторията, използвайки плюрипотентни стволови клетки или стволови клетки, които могат да приемат всякаква форма и да създадат всякаква тъкан в тялото.

Екипът, ръководен от д-р Джим Уелс, главен научен директор в CuSTOM, отглежда напълно оформени човешки хранопроводи в лабораторията и подробно разкрива резултатите си в статия, публикувана в списанието Клетъчна стволова клетка.

Доколкото им е известно, това е първият път, когато подобен подвиг е постигнат, използвайки само плюрипотентни стволови клетки.

Лабораторно отгледаните органоиди на хранопровода могат да помогнат за лечение на редица състояния, като рак на хранопровода и гастроезофагеална рефлуксна болест (ГЕРБ).

Те могат също да помогнат за лечението на по-редки вродени заболявания, като атрезия на хранопровода (състояние, при което горната част на хранопровода не се свързва с долната част на хранопровода) и ахалазия на хранопровода (където хранопроводът не се свива и поради това не може да приема храна).

Според последните оценки ГЕРБ - известен също като киселинен рефлукс - засяга около 20 процента от населението на Съединените щати. През 2018 г. над 17 000 души в САЩ ще развият рак на хранопровода.

Както Уелс и екипът обясняват в своя доклад, наличието на напълно функционален модел на човешкия хранопровод - под формата на лабораторно отгледан органоид - допринася за по-доброто разбиране на тези заболявания.

Констатациите могат също да доведат до по-добро лечение с регенеративна медицина.

Ключовият протеин помага на учените да растат хранопровода

Докато се опитваха да образуват органоидите, Уелс и екипът се фокусираха върху протеин, наречен Sox2, и гена, който го кодира. Предишни изследвания показват, че нарушаването на този протеин води до редица състояния на хранопровода.

Учените са култивирали човешки тъканни клетки, както и клетки от тъканите на мишки и жаби, за да изследват по-внимателно ролята на Sox2 в ембрионалното развитие на хранопровода.

Екипът разкри, че Sox2 задвижва образуването на езофагеални клетки, като инхибира друг генетичен път, който вместо това „казва“ на стволовите клетки да се образуват в дихателни клетки.

Те също така искаха да проучат ефектите от лишаването от Sox2 в тези ключови етапи на развитие. Експериментът разкрива, че загубата на Sox2 води до форма на атрезия на хранопровода при мишките.

И накрая, те успяха да създадат органоиди на хранопровода, които бяха дълги 300–800 микрометра на 2 месеца. След това учените тестваха състава на лабораторно отгледаните тъкани и го сравняваха със състава на човешката хранопровода, получена от биопсии.

Уелс и екипът съобщават, че двата вида тъкани са имали много сходен състав. Уелс коментира клиничното значение на органоидите, като казва:

„Освен че са нов модел за изследване на вродени дефекти като атрезия на хранопровода, органоидите могат да се използват за изследване на заболявания като еозинофилен езофагит и метаплазия на Барет, или за биоинженерно генетично съвпадаща езофагеална тъкан за отделни пациенти.“

„Нарушенията на хранопровода и трахеята са достатъчно разпространени при хората, че органоидните модели на човешкия хранопровод могат да бъдат от голяма полза.“

Джим Уелс, д-р