Китайские биологи разработали метод, который позволяет превратить один орган в другой, то есть вырастить печень на каркасе селезенки.
Для этого исходную селезенку понадобилось обработать экстрактом опухоли — чтобы подавить иммунный ответ и вызвать рост межклеточного вещества. После этого в нее подсадили клетки печени, которые прижились внутри и образовали характерные для печени структуры. Трансформированная селезенка оказалась неплохой заменой — по крайней мере, животные уцелели после того, как исходную печень удалили практически полностью.
Самый простой способ справиться с отказом печени — пересадить пациенту новую. Однако далеко не всегда удается вовремя найти донора, да и сам орган после трансплантации может не прижиться или не заработать в полной мере. И главное препятствие здесь — в сосудах: донорский орган должен состыковаться с разными выходящими из него сосудами и протоками, иначе он окажется бесполезен. Та же проблема возникает и с искусственными органами — попытки вырастить их in vitro разбиваются об необходимость восстановить полностью сосудистое русло внутри органа.
Группа биологов под руководством Лэя Дуна (Lei Dong) из Университета Нанкина предложила альтернативный подход к проблеме: вырастить новый орган прямо внутри тела пациента. А сосудистый каркас, согласно их задумке, можно позаимствовать от какого-нибудь другого органа, который не относится к жизненно важным. В случае печени таким органом могла бы стать селезенка: она довольно крупная, хорошо снабжается кровью, но для жизни не критична. Люди с удаленной селезенкой не страдают тяжелыми болезнями, поэтому ей можно было бы пожертвовать в пользу печени.
Для начала исследователи подвинули селезенку экспериментальных животных под кожу — так проще отслеживать ее состояние. Они проверили, что после перемещения орган сохранил свой размер и морфологию, а его клетки производили стандартный набор белков селезенки.
После этого начался первый этап трансформации селезенки. Чтобы в ней смогла вырасти полноценная печень, необходимо было ее подготовить: снизить активность иммунитета и разрешить новоприбывшим клеткам делиться. Для этого авторы работы решили обработать селезенку экстрактом мышиной опухоли. Они проверили действие четырех экстрактов: меланомы, саркомы, рака печени и молочной железы. Оказалось, что экстракт саркомы сильнее всего повышает в селезенке экспрессию коллагена (белка межклеточного вещества, необходимого для построения печени) и противовоспалительного интерлейкина-10. Поэтому дальше исследователи работали именно с этим экстрактом.
Биологи обнаружили, что под действием экстракта саркомы селезенка под кожей мыши сильно вырастает и начинает весить почти в два раза больше обычного. В ней изменяется экспрессия 4800 генов, становится меньше скоплений лимфоцитов и больше межклеточного вещества. При этом на здоровье самих мышей и работе других органов эта трансформация, по словам авторов работы, никак не отразилась.
На втором этапе трансформации селезенку нужно было заселить клетками печени. Исследователи проверили четыре типа клеток: собственные клетки печени мыши, клетки печени другой мыши, клетки печени человека, а также клетки печени, выращенные из репрограммированных клеток человека. Все они прижились в селезенке после обработки экстрактом опухоли и сохранялись там в течение двух недель после того, как экстракт перестали вводить (а собственные клетки печени остались в селезенке еще дольше). При этом мышиные клетки печени смогли занять существенную часть органа и образовать там характерные для печени структуры, включая желчные протоки.
Трансформированная селезенка мыши (слева) гораздо больше обычной (справа)
Наконец, авторы работы проверили, насколько трансформированная селезенка выполняет функции печени. Оказалось, что она синтезирует жиры, запасает гликоген и производит белки крови, как и положено делать печени. Более того, когда у таких животных удалили 90 процентов настоящей печени, то все они выжили, в то время как из контрольной группы (те, кому ввели клетки в неподготовленную селезенку или, наоборот, подготовили ее, но не ввели клеток) никто не пережил удаления печени.
Таким образом, исследователи выяснили, что из селезенки, если как следует подготовиться, можно получить неплохую замену печени. И процедура эта не вызывает серьезных побочных эффектов — по крайней мере, у мышей. Тем не менее, авторы работы отмечают, что у преобразованной селезенки есть важное отличие от печени — источник крови. Печень получает кровь через воротную вену от кишечника, поэтому в ней могут присутствовать сигнальные вещества, выделенные стенкой кишечника, а концентрация кислорода ниже. На следующем этапе работы важно проверить, что отсутствие этих сигналов и непривычно высокий уровень кислорода в крови не губит клетки печени на новом месте жительства.
