Новый органоид имитирует три ключевых типа клеток поджелудочной железы, позволяя изучить раннее эмбриональное развитие
Исследователи из группы Органоидов (ранее группы Клеверса) в Институте Хубрехта создали новый органоид, имитирующий человеческую фетальную поджелудочную железу. Это даёт более чёткое представление о её раннем развитии. Учёным удалось воссоздать полную структуру, включающую три ключевых типа клеток поджелудочной железы, чего не могли полностью сделать предыдущие органоиды.
Важно, что команда идентифицировала новую стволовую клетку, которая развивается в три типа клеток. Эти результаты, опубликованные в журнале Cell 2 декабря, могут помочь лучше понять поджелудочную железу и в будущем разработать новые методы лечения её заболеваний.
Поджелудочная железа выполняет две основные функции: помогает переваривать пищу и регулирует уровень сахара в крови. Для каждой из этих задач орган использует разные типы клеток. Учёные могут изучать работу поджелудочной железы с помощью органоидов — крошечных органов размером около 1 мм, выращенных в лаборатории. Однако до сих пор большинство органоидов могли содержать только один тип клеток за раз. Это затрудняет понимание работы поджелудочной железы как целого.
«Мы хотели создать органоид, который включает все типы клеток, присутствующие в настоящей поджелудочной железе, — объясняет Аманда Андерссон Рольф, первый автор исследования. — С таким органоидом мы могли бы изучать, как эти разные клетки взаимодействуют, и глубже понять, как развивается поджелудочная железа».
Создание полного органоида
Андерссон Рольф и её коллеги использовали ткань поджелудочной железы для создания нового трёхмерного органоида, имитирующего человеческую поджелудочную железу на фетальной стадии. Этот органоид содержит три основных типа клеток поджелудочной железы: ацинарные клетки, протоковые клетки и эндокринные клетки.
Каждый из этих типов клеток играет жизненно важную роль. Ацинарные клетки выделяют ферменты, помогающие расщеплять пищу, а протоковые клетки образуют каналы для доставки этих ферментов в кишечник. Наконец, эндокринные клетки производят гормоны, такие как инсулин, для контроля уровня сахара в крови.
«В нашем органоиде мы обнаружили и охарактеризовали новый тип стволовой клетки, которая обладает уникальной способностью развиваться во все три типа клеток, — продолжает Андерссон Рольф. — Мы увидели, что три типа клеток не только сформировались, но и выполняли свои ожидаемые функции. Ацинарные клетки выделяли пищеварительные ферменты, а эндокринные клетки производили гормоны».
Органоид поджелудочной железы даёт новые подсказки
Используя эти органоиды, исследователи обнаружили новую информацию о развитии поджелудочной железы. «Стволовая клетка фетальной поджелудочной железы присутствует дольше, чем учёные наблюдали в предыдущих исследованиях на мышах», — говорит Андерссон Рольф.
Интересно, что органоиды, выращенные из одной такой стволовой клетки, могут быстро расти в течение нескольких лет, сохраняя при этом способность производить три основных типа клеток поджелудочной железы. Андерссон Рольф и её коллеги также обнаружили ещё одно важное различие между развитием поджелудочной железы у мыши и человека.
«Мы увидели присутствие белка под названием LGR5, который маркирует стволовые клетки в различных тканях. Этот белок появляется в стволовых клетках поджелудочной железы человека, но не у мышей», — объясняет Андерссон Рольф.
«Наше исследование подчёркивает важность изучения биологии человека, поскольку мы не смогли бы сделать это открытие, используя клетки животных».
Будущие перспективы
Новый органоид, имитирующий фетальную поджелудочную железу, может дать учёным новые способы изучения того, как гены и окружающая среда влияют на развитие и здоровье поджелудочной железы. В конечном итоге изучение этих органоидов может помочь в разработке регенеративных терапий и новых лекарств для лечения заболеваний поджелудочной железы.
«Однако сначала нам необходимо полностью понять, как клетки и молекулы в человеческой поджелудочной железе работают вместе во время развития и при заболевании, — объясняет Андерссон Рольф. — Мы только начинаем царапать поверхность».