Американські вчені виростили зі стовбурових клітин тканину кишечника, що має нервову систему і здатну до самостійної перистальтики. Звіт про роботу з'явився в журналі.
Незважаючи на гадану простоту кишечник являє собою складний орган з різноманітним функціями: він перетравлює їжу, всмоктує отримані поживні речовини, забезпечує перистальтику (просування харчової маси з травними соками, або хімуса), постійно оновлює свою епітеліальну вистилку, виробляє захисний слиз, підтримує життєздатність мікробіома тощо. Для цього йому необхідна розвинена нервова система, яка влаштована значно складніше решти автономної нервової системи. Зокрема, вона має додаткові нервові сплетіння: межмышечное, или ауэрбахово, контролирующее движения кишки, и подслизистое, или мейсснерово, управляющее кровотоком, секрецией и всасыванием. Через це деякі автори виділяють її в самостійний відділ автономної нервової системи.
Перші зразки кишкової тканини, що містять правильно організований епітелій і м'язову тканину (кишкові органоїди), були отримані в 2010 році, проте нейронів у них не було.
Зараз та ж лабораторія в Медцентрі Дитячої лікарні Цинциннаті з колегами з інших наукових центрів США, Франції, і Австралії виростила повноцінну тканину кишки з функціонуючою нервовою системою, наслідуючи природному ембріональному розвитку кишечника.
На першій стадії процесу вони за відпрацьованою технологією виростили кишкові органоїди сфероїдної форми, відповідним чином направивши диференціювання людських ембріональних та індукованих плюрипотентних стовбурових клітин.
Потім, обробляючи індуковані плюрипотентні клітини ретиноєвою кислотою, вчені отримали з них клітини нервового гребеня, що служать попередницями кишкових нейронів. Ці клітини ввели в органоїди, що розвиваються, де вони мігрували в м'язовий і підслизові шари і диференціювалися в нейрони і гліальні (допоміжні) клітини. При цьому сформувалися структури, аналогічні мейсснерову і ауербахову сплетінням.
В отриманих органоїдах були також інтерстиційні клітини Кахаля, які володіють спонтанною електричною активністю і служать водіями ритму для хвиль перистальтики.
У таких органах спостерігалися перистальтичні рухи, що відбуваються під контролем власної нервової системи (це перевірили, блокуючи нейрони тетродотоксином). Причому відбувалося це як у пробірці, так і після імплантації їх під капсулу мишачої нирки. За гістологічною будовою органоїди виявилися схожі зі здоровою тонкою кишкою людини.
Кишкові органоїди з нервовою системою не мали власних кровоносних судин та імунних клітин, однак після імплантації їх мишам організм тварин постачав їх усім необхідним, зазначають дослідники.
"Вважаю, це одна з найбільш складних тканин з коли-небудь створених. У неї є внутрішня вистилка, що абсорбує поживні речовини і виробляє травні соки, повністю робочі м'язи і нерви, що контролюють їх хвилеподібні скорочення ", - заявив керівник роботи Джим Веллс (Jim Wells).
Основною метою наукового колективу є створення повноцінних фрагментів кишківника для імплантації пацієнтам з різними вродженими та набутими його поразками. Крім того, органоїди вже зараз дозволяють моделювати подібні захворювання (наприклад, заблокувавши ген фактора транскрипції PHOX2B, вчені спостерігали зміни, характерні для хвороби Гіршпрунгу). Також вони підходять для вивчення дії ліків на секрецію і перистальтику кишківника.
До теперішнього часу для дослідницьких цілей створені і вдосконалюються органоїдні моделі різних органів і тканин (включаючи печінку, шлунок, щитовидну залізу, легені та інші), проте органоїдів з автономною нервовою системою отримати досі не вдавалося. Детальніше почитати про створення штучних органів можна в нашому матеріалі.