Улучшенные клеточные модели кишечника для изучения болезней
Традиционные клеточные культуры в чашках Петри часто плохо отражают реальные здоровые и больные клетки in vivo. Это приводит к тому, что многие перспективные лекарства, эффективные в моделях, терпят неудачу в клинических испытаниях, а некоторые мишени для терапии могут быть упущены.
Междисциплинарная команда исследователей из Гарвардско-Массачусетского технологического института (MIT) решила эту проблему для ключевого типа клеток кишечника, вовлеченных в воспалительные заболевания кишечника (ВЗК, IBD). Результаты опубликованы в BMC Biology.
Сравнение клеточных "карт" для оценки моделей
Исследователи использовали технологию высокопроизводительного секвенирования РНК единичных клеток (single-cell RNA-sequencing). Они сравнили две "карты":
- Клеток тонкого кишечника мыши in vivo.
- Клеток кишечного органоида — 3D-структуры, выращенной из взрослых стволовых клеток в чашке.
Сравнение выявило существенные различия в клетках Панета — типе клеток, критически важном для защиты от микробов и поддержания ниши стволовых клеток, а также связанном с генетическим риском развития ВЗК.
Биоинженерная коррекция модели
Обнаружив, что "карта" органоида не соответствует реальной ткани, команда использовала вычислительные методы, чтобы понять, как исправить это несоответствие. Они определили недостающие пути развития клеток Панета в модели и смогли "перенаправить" их дифференцировку.
В результате была получена клетка Панета, значительно лучше имитирующая настоящую. Эти улучшенные клетки теперь способны эффективно убивать бактерии и поддерживать соседние стволовые клетки.
Значение и перспективы
- Точные модели: Подход позволяет создавать более физиологически точные клеточные модели для изучения базовой биологии болезней.
- Платформа для скрининга: Улучшенные клетки Панета станут основой для платформы скрининга лекарств, нацеленных на соответствующую биологию.
- Широкое применение: Методология сравнения "карт" in vivo и in vitro может быть обобщена для улучшения органоидных моделей других тканей — печени, почек, легких и даже мозга.
Как отмечают авторы, понимание того, в каких конкретно типах клеток экспрессируются "гены риска" ВЗК, делает критически важным наличие точных моделей этих клеток для трансляции открытий в клинику.