Ученые определили факторы формирования протоков поджелудочной железы

Органы часто содержат заполненные жидкостью пространства — просветы (люмены), которые служат транспортными сетями. В поджелудочной железе они образуют сложную систему протоков, доставляющих пищеварительные ферменты в тонкий кишечник. Понимание того, как эта система формируется в эмбриональном развитии, важно для изучения как нормального органогенеза, так и диагностики и лечения заболеваний поджелудочной железы.

Механизмы, определяющие форму просветов, до конца не изучены, так как исследования в других моделях часто ограничивались формированием одиночных сферических полостей. Органоидные модели, которые точнее имитируют физиологические характеристики реальных органов, могут демонстрировать более сложные морфологии, например, сети тонких трубок.

Исследователи из группы Анны Грапен-Боттон, директора Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене, совместно с коллегами из Университета Токио (Япония), Института физики Академии Синика (Тайвань) и Института генетики и молекулярной и клеточной биологии (Франция) изучили процессы формирования сложных просветов. Работа опубликована в журнале Nature Cell Biology.

Звездообразный просвет напоминает реальную поджелудочную железу

«Трехмерные структуры поджелудочной железы, или панкреатические органоиды, могут формировать либо крупные сферические просветы, либо узкие сложные взаимосвязанные структуры в зависимости от состава среды в чашке», — говорит Бён Хо Ли, ведущий автор исследования.

«Добавляя специфические химические препараты, изменяющие скорость пролиферации клеток и давление в просвете, мы смогли изменить его форму. Мы также обнаружили, что увеличение проницаемости эпителиальных клеток, окружающих просвет, снижает давление и также может менять форму просвета».

«Наша модель может измерять и предсказывать, какие параметры отвечают за переходы между формами просветов, что позволяет вносить коррективы в эксперименты», — добавляет Кана Фудзи, докторант из группы Масаки Сано.

Для понимания того, как рост и деление отдельных клеток влияют на формирование просвета, команда использовала математическое моделирование в дополнение к экспериментам.

«Наше исследование показывает, что форма и структура просвета в панкреатических органоидах зависят от трех основных факторов: скорости пролиферации клеток, давления внутри просвета и проницаемости окружающих его клеток», — резюмирует Анна Грапен-Боттон.

Это открытие может помочь понять, как развиваются другие органы с узкими разветвленными протоками и как на них влияют распространенные кистозные заболевания. Данная модель может быть полезна в исследованиях органогенеза, тканевой инженерии, а также для тестирования воздействия различных препаратов при заболеваниях, что может привести к новым методам лечения.