Выращенные в лаборатории кишечники: печать белков имитирует структуры человеческого кишечника

Исследование под руководством IBEC описывает разработку инновационного метода контроля формирования криптоподобных структур и ворсинок в кишечнике с использованием техники контактной печати белков. Эта модель позволит детально изучать ключевые процессы, такие как регенерация клеток или изменения, связанные с заболеваниями вроде рака и хронических воспалительных расстройств. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Метод, разработанный группой «Биомиметические системы для клеточной инженерии» IBEC, основан на импринтинге (нанесении) определённых паттернов ключевых белков, таких как Wnt3a и EphrinB1, на базальную мембрану. Эти белки необходимы для организации и дифференцировки эпителиальной ткани кишечника. Используя эту технику, исследователи смогли контролировать, как и где формируются такие структуры, как крипты и ворсинки. Система также позволяет изучать роль каждого из этих белков индивидуально и контролируемым образом.

«Клетки, с которыми мы работаем, самоорганизуются в отдельные компартменты, точно воспроизводящие структуры кишечника. С помощью нашего метода, основанного на контактной печати белков, мы контролируем, как и где эти структуры формируются. Мы делаем это, располагая эти белки в определённых паттернах, например, в виде кругов или отверстий», — объясняет старший исследователь IBEC Жорди Комельес, доцент Университета Барселоны (UB) и соавтор исследования.

Этот инновационный метод также позволяет проводить индивидуальный анализ факторов, участвующих в организации и функционировании кишечника, раскрывая их роль в ключевых процессах, таких как пролиферация и дифференцировка клеток. «Например, мы наблюдали, что экзогенный Wnt3a может снижать выработку того же фактора на эндогенном уровне, что открывает новые возможности для манипулирования этими сигнальными путями», — добавляет Комельес.

Этот подход позволяет исследователям контролировать, как группируются клетки кишечника, в зависимости от размера и расположения паттернов Wnt3a. «Наша цель — создать систему, которая более точно имитирует ткань человеческого кишечника. Эта модель позволит нам детально изучать ключевые процессы, такие как регенерация клеток или изменения, связанные с заболеваниями, такими как рак и хронические воспалительные болезни», — говорит Елена Мартинес Фрайс, старший исследователь IBEC, доцент UB и руководитель исследования.

Команда также использовала компьютерные модели для симуляции взаимодействий между сигнальными путями, что дало более детальное представление о процессах, вовлечённых в клеточную организацию. Этот прорыв не только улучшает наше понимание биологии кишечника, но и открывает новые возможности для тестирования лекарств, изучения заболеваний в контролируемой среде и разработки более эффективных методов лечения.

Эта работа является частью докторской диссертации Энары Ларраньяги в группе Мартинес в IBEC. В исследовании также участвовали группа «Биоинженерия в репродуктивном здоровье» IBEC под руководством Самуэля Охоснегроса; Центр биомедицинских исследований в сети — Биоинженерия, Биоматериалы и наномедицина (CIBER-BBN); Европейская лаборатория молекулярной биологии (EMBL) в Барселоне; и Институт биомедицинских исследований (IRB Barcelona).