Учёные смогли вырастить здоровую печеночную ткань в организме — это первый шаг к разработке будущих методов лечения

Печень обладает удивительной способностью к регенерации, но при терминальной стадии заболевания единственным выходом является трансплантация, что чрезвычайно сложно из-за нехватки донорских органов и высокого спроса. Только в США 20 % пациентов, находящихся в списке ожидания, умирают, не дождавшись донора. Несмотря на то, что предпринимаются амбициозные попытки создать полноценные органы в лабораториях, максимальный размер разработанных на сегодняшний день печеночных структур был недостаточен для оказания помощи пациентам. Однако теперь группа ученых из Института Вайсса при Гарвардском университете, Бостонского университета и Массачусетского технологического института (MIT) предложила радикально новый подход, подробности которого были опубликованы в пятницу в журнале Science Advances. Новая стратегия предлагает — вместо изготовления полноценного органа вне организма — имплантировать небольшую структуру и «запрограммировать» ее генетически так, чтобы она росла непосредственно внутри пациента. Для этого исследователи разработали технику под названием BOOST (bioengineered on-demand outgrowth via synthetic biology triggering, или биоинженерный рост по требованию посредством активации синтетической биологией), цель которой — создать «сателлитную печень», способную расширяться после пересадки, чтобы облегчить метаболическую нагрузку на поврежденный орган. Сначала команде пришлось выяснить, почему печеночные клетки перестают расти, когда находятся слишком близко друг к другу. Традиционно считается, что рост печени регулируется растворимыми факторами роста (ФР), однако исследователи обнаружили, что, хотя комбинация четырёх конкретных факторов роста (HGF, TGFα, WNT2 и RSPO3) действовала на отдельные клетки, она оказывалась неэффективной в плотных тканях. Однако команда выявила «контрольную точку плотности», опосредованную белком под названием YAP. В условиях высокой клеточной плотности этот белок разлагается, что останавливает пролиферацию, поэтому, чтобы преодолеть это препятствие, они использовали генную инженерию для создания версии YAP, которая не разлагалась, и таким образом обнаружили, что массовый рост человеческой ткани происходил только при сочетании обоих элементов: факторов роста и активации белка YAP. Чтобы превратить это открытие в безопасную терапию, они использовали инструменты синтетической биологии для разработки двух ключевых компонентов трехмерной ткани: гепатоцитов (модифицированных для экспрессии неразлагаемого белка YAP) и фибробластов (модифицированных для секреции четырех необходимых факторов роста). Основная инновация заключается в том, что экспрессия этих генов стала «индуцируемой». Рост активируется только при введении доксициклина (DOX), распространенного и безопасного антибиотика. При отмене препарата клетки прекращают пролиферацию и возвращаются в стабильное состояние. В лабораторных условиях семидневный курс лечения DOX привёл к значительному разрастанию ткани. Однако настоящим испытанием для роста, стимулируемого BOOST в трёхмерных печеночных тканях, было выяснить, будут ли они разрастаться аналогичным образом после имплантации в живых мышах, получавших системное лечение DOX в течение того же периода. Через неделю ткань продемонстрировала 500-процентную пролиферацию и удвоение количества гепатоцитов. Кроме того, печеночные ткани хорошо переносились мышами, у которых не развилось ни фиброза, ни опухолей. «Эти результаты были для нас особенно воодушевляющими», — утверждает руководительница исследования Эми Стоддард. «До нашей работы всегда требовалось повреждение печени хозяина, чтобы инициировать приживление и пролиферацию гепатоцитов». «Здесь нам удалось устранить эту зависимость и инициировать рост имплантированной печеночной ткани по требованию у абсолютно здорового реципиента». В будущем команда будет исследовать возможности печеночной ткани, усиленной с помощью BOOST, в контексте повреждения печени. «Наша стратегия BOOST закладывает основу для будущего, в котором клеточные терапии твердых органов можно будет контролировать нехирургическим способом в соответствии с потребностями пациентов и их врачей», — утверждает руководитель исследования Сангита Бхатия. «Помимо лечения заболеваний печени, принцип BOOST может быть применен к другим методам лечения с использованием искусственных тканей, которые сталкиваются с аналогичными ограничениями, связанными с масштабированием тканей, например, к сердечной или панкреатической ткани, предназначенной для лечения тяжелых заболеваний», — заключает она. EFE