Nowe syntetyczne zamienniki wątroby
Reprogramowanie komórek, czyli możliwość przekształcenia dowolnych komórek organizmu w pluripotencjalne komórki macierzyste (PSC), daje ogromne możliwości badania i leczenia chorób. Ludzkie indukowane PSC pozwalają uzyskać dowolny typ komórek oraz stanowią nieograniczony zasób komórek i tkanek dla pacjentów z nieuleczalnymi obecnie chorobami. W ramach finansowanego ze środków UE projektu NANOBIO4TRANS (A new nanotechnology-based paradigm for engineering vascularised liver tissue for transplantation) wykorzystano niedawne postępy w badaniach nad komórkami macierzystymi, materiałami biosyntetycznymi i technologią bioczujników, aby opracować nowe narzędzia do przeprowadzania przeszczepów. Wynikiem projektu była biosyntetyczna wątroba wspomagająca, w której osocze krąży wśród czynnych hepatocytów hodowanych w bioreaktorze. Biosyntetyczna wątroba NANOBIO4TRANS może znaleźć zastosowanie we współczesnej technologii medycznej. Po raz pierwszy porównano czynności funkcjonalnych jednostek wątroby, hepatocytów, uzyskanych z ludzkich indukowanych PSC, ze świeżo wyizolowanymi ludzkimi hepatocytami. Okazało się, że ich funkcjonalność jest bardzo dobra, porównywalna do świeżej tkanki wątroby. Uczestnicy projektu z powodzeniem opracowali technologię bioreaktora, który wspomaga wzrost i monitoruje stan PSC poprzez wyspecjalizowane czujniki. Aby bioreaktory mogły przypominać działaniem wątrobę, muszą być skonstruowane na sztucznym rusztowaniu, a wszystkie komponenty komórkowe muszą pozostawać ze sobą w kontakcie. W tym celu zespół wykorzystał innowacyjne techniki, w tym drukowanie filamentów 3D, odlewanie polimerów i wypłukiwanie cukrem/solą, uzyskując trójwymiarowe rusztowanie mikroporowe podtrzymujące dużą sieć niewielkich naczyń krwionośnych. Wewnątrz tych rusztowań odkłada się hydrożel, tworząc wzajemnie się przenikające sieci o nanostrukturze. Dzięki temu możliwe jest celowane dostarczanie leków do komórek wewnątrz rusztowania. Nowo opracowana strategia umożliwia tysiąckrotne zwiększenie skali rusztowania. Aby wytwarzać na wielką skalę ludzkie indukowane PSC naukowcy zapewnili właściwe warunki wzrostu kultur komórkowych 3D. Udało się uzyskać wydajne różnicowanie PSC nie tylko do funkcjonalnych, indukowalnych enzymatycznie komórek przypominających hepatocyty, lecz również innych typów komórek (komórki płuc i progenitory komórek beta trzustki). Po opracowaniu bibliotek i biobanków PSC pobranych od pacjentów, będą oni mogli odnosić korzyści z tych nowych, wyspecjalizowanych, biosyntetycznych zamienników wątroby. Wytwarzanie i przechowywanie PSC od pacjentów o różnych grupach krwi umożliwi tworzenie zindywidualizowanych urządzeń biosyntetycznych, które zminimalizują ryzyko odrzucenia przeszczepu tkanki.
Słowa kluczowe
Czynności wątroby, biosyntetyczna wątroba, odrzucenie przeszczepu, pluripotencjalne komórki macierzyste, NANOBIO4TRANS
