Naukowcy stworzyli organoid trzustki płodu zawierający wszystkie kluczowe typy komórek i zidentyfikowali unikalną komórkę macierzystą. Może to prowadzić do lepszych metod leczenia chorób trzustki.
Naukowcy z grupy Organoid (dawniej grupy Clevers) z Instytutu Hubrechta opracowali nowatorski model organoidu, który replikuje trzustkę ludzkiego płodu, zapewniając głębszy wgląd w jej wczesne stadia rozwojowe. Ten zaawansowany organoid z powodzeniem odtwarza pełną strukturę, obejmującą trzy podstawowe typy komórek trzustki, co jest osiągnięciem, którego poprzednie organoidy nie były w stanie w pełni naśladować.
Warto zauważyć, że zespół zidentyfikował nową komórkę macierzystą, która rozwija się w trzy typy komórek. Ustalenia te, opublikowane w Komórka 2 grudnia może pomóc naukowcom w lepszym zrozumieniu trzustki i opracowaniu w przyszłości nowych metod leczenia chorób trzustki.
Trzustka ma dwa główne zadania: pomaga w trawieniu pokarmu i reguluje poziom cukru we krwi. Do każdego z tych zadań narząd wykorzystuje różne typy komórek. Naukowcy mogą badać działanie trzustki, obserwując organoidy – maleńkie narządy o wielkości około 1 mm hodowane w laboratorium. Jednakże większość organoidów mogła dotychczas istnieć tylko w jednym typie komórek na raz. Utrudnia to naukowcom zrozumienie trzustki jako całości.
„Chcieliśmy stworzyć organoid zawierający wszystkie typy komórek występujących w prawdziwej trzustce” – wyjaśnia Amanda Andersson Rolf, pierwsza autorka badania. „Dzięki takiemu organoidowi moglibyśmy zbadać, w jaki sposób te różne komórki oddziałują na siebie, i uzyskać głębsze zrozumienie rozwoju trzustki”.
Tworzenie kompletnego organoidu
Andersson Rolf i jej współpracownicy wykorzystali tkankę trzustki do stworzenia nowego trójwymiarowego organoidu imitującego ludzką trzustkę w fazie płodowej. Ten organoid zawierał trzy główne typy komórek trzustki: komórki groniaste, komórki przewodowe i komórki wydzielania wewnętrznego. Każda z tych komórek odgrywa kluczową rolę. Komórki groniaste uwalniają enzymy, które pomagają rozkładać żywność, podczas gdy komórki przewodowe tworzą kanały przenoszące enzymy do jelit. Wreszcie komórki endokrynologiczne wytwarzają hormony takie jak insulina w celu kontrolowania poziomu cukru we krwi.
„W naszym organoidzie odkryliśmy i scharakteryzowaliśmy nowy typ komórek macierzystych, który ma wyjątkową zdolność przekształcania się we wszystkie trzy typy komórek” – kontynuuje Andersson Rolf. „Zaobserwowaliśmy, że te trzy typy komórek nie tylko utworzyły się, ale także spełniły swoje oczekiwane funkcje. Komórki groniaste uwalniały enzymy trawienne, a komórki wydzielania wewnętrznego wytwarzały hormony.
Organoid trzustki daje nowe wskazówki
Korzystając z tych organoidów, naukowcy odkryli nowe informacje na temat rozwoju trzustki. „Komórka macierzysta trzustki płodu jest obecna dłużej, niż naukowcy zaobserwowali we wcześniejszych badaniach na myszach” – mówi Andersson Rolf.
Co ciekawe, organoidy wyhodowane z jednej z tych komórek macierzystych mogą szybko rosnąć przez kilka lat, a jednocześnie są w stanie wytwarzać trzy główne typy komórek trzustki. Andersson Rolf i jej współpracownicy odkryli także inną istotną różnicę między rozwojem trzustki u myszy i człowieka.
„Zaobserwowaliśmy obecność białka zwanego LGR5, które oznacza komórki macierzyste w różnych tkankach. Białko to pojawia się w ludzkich komórkach macierzystych trzustki, ale nie u myszy” – wyjaśnia Andersson Rolf. „Nasze badania podkreślają znaczenie studiowania biologii człowieka, ponieważ nie moglibyśmy tego odkryć przy użyciu komórek zwierzęcych” – zauważa.
Perspektywa przyszłości
Nowy organoid imitujący trzustkę płodu może dać naukowcom nowe sposoby badania wpływu genów i środowiska na rozwój i zdrowie trzustki. Ostatecznie badanie tych organoidów mogłoby pomóc w opracowaniu terapii regeneracyjnych i nowych leków do leczenia chorób trzustki.
„Jednak najpierw musimy w pełni zrozumieć, w jaki sposób komórki i cząsteczki ludzkiej trzustki współpracują ze sobą podczas rozwoju i choroby” – wyjaśnia Andersson Rolf. „Dopiero zaczynamy drapać powierzchnię”.
Odniesienie: „Długoterminowa ekspansja in vitro ludzkiej płodowej komórki macierzystej trzustki, która generuje wszystkie trzy linie komórek trzustki” autor: Amanda Andersson-Rolf, Kelvin Groot, Jeroen Korving, Harry Begthel, Maaike AJ Hanegraaf, Michael VanInsberghe, Fredrik Salmén, Stieneke van den Brink, Carmen Lopez-Iglesias, Peter J. Peters, Daniel Krueger, Joep Beumer, Maarten H. Geurts, Anna Alemany, Helmuth Gehart, Françoise Carlotti, Eelco JP de Koning, Susana M. Chuva de Sousa Lopes, Alexander van Oudenaarden, Johan H. van Es i Hans Clevers, 2 grudnia 2024 r., Komórka.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.10.044
Badanie zostało sfinansowane przez Europejską Organizację Biologii Molekularnej.
