Tehnika slaganja Lego kockica pomaže znanstvenicima stvarati ljudske organe

Slaganjem ljudskih stanica kao lego blokova znanstvenici su uspjeli naći put kako kreirati mainijaturne modele ljudskog tkiva. Ovaj ogromni napredak omogućiti će znanstvenicima testiranje lijekova po mjeri prije nego ih daju pacijentima, ali s vremenom i uzgoj čitavih ljudskih organa u laboratoriju.

Glavna poteškoća sa kojom su se do sada znanstvenici susretali u izgradnji organa je bilo ispravno pozicioniranje puno vrsta stanica koji čine bilo koje tkivo organa. Nova tehnika Lego slaganja svladala je to upotrebljavajući dijeliće DNK da selektivno zakači jednu stanicu za drugu.

Teško je bilo sve te stanice koje međusobno komuniciraju staviti na mjesto tako da se samo ispravne dodiruju i komuniciraju jedna sa drugom.”Čini se da smo našli dobar način kako to postići”, kaže profesor farmakologijske kemije na University of California, Zev Gartner.

Još su potrebne godine do izgradnje cijelog organa

Gartner kaže da su znanstvenici još puno godina daleko od izgradnje cijelog organa kojim bi zamijenili bolesni. Ali od 2013. godine stvaraju organoide, u laboratoriju nastale i djelomično funkcionalne minijaturne organe.

Ovi organoidi mogu biti korisni, ne samo za proučavanje kako priroda sastavlja tkiva i organe, već i za testiranje personaliziranih lijekova. Na primjer, Gartner predviđa upotrebu stanica mliječne žlijezde pacijentice sa karcinomom dojke za izgradnju minijaturne mliječne žlijezde u laboratoriju na kojoj bi se testirao koji lijek protiv karcinoma ima najbolje šanse za uspjeh. Kao dokaz tog koncepta, Gartnerov tim je načinio nekoliko vrsta organoida uključujući kapilare i ljudske mliječne žlijezde, svaka sa stotinama stanica.

Takvi organoidi omogućavaju znanstvenicima da postavljaju pitanja o kompleksnom ljudskom tkivu bez potrebe eksperimentiranja na ljudima. Puno je vrsta stanica u jednim organu kao što je mliječna žlijezda, kao stanice krvnih žila, masne stanice, vezivne stanice-fibroblasti, stanice bijelih krvnih zrnaca i druge. Da bi se stanice ispravno složile u organoidu, znanstvenici prvo načine komadiće od sintetike, jedan lanac DNK molekule i ugrađuju ga u stanične membrane tako da je svaka stanica kao dlakava sa klempavim lancem DNK.

Stvaraju tkiva veličine nekoliko centimetara

Stanice sa dodatnim lancem DNK zakače se zajedno dok stanice koje nemaju dodatnu DNK se samo kotrljaju zajedno. Na taj način znanstvenici kontroliraju koja se stanica lijepi za koju. Sloj po sloj, znanstvenici kreiraju trodimenzionalni model. Cijeli proces izgradnje organoida sa stotinama funkcionalnih stanica traje samo nekoliko sati.

Znanstvenici su u stanju načiniti tkiva veličine nekoliko centimetara koja imaju stotine, tisuće, možda i milijune stanica, ali mogu biti debele samo 50 do 100 mikrona. Razlog zašto ne mogu načiniti veća i deblja tkiva je taj što stanice unutar organoida trebaju kisik i hranjive tvari koje stižu krvotokom. Radi se na tome da se izgrade krvne žile u tim tkivima.

Problem načina ugradnje prave stanice na pravo mjesto je riješen, ali još nije otkriveno kako ih opskrbiti krvlju. Tehnika stvaranja organoida zajedno sa 3D printanjem i matičnim stanicama mogla bi pomoći rješavanju nekih od ovih ograničenja.