Получены органоиды из клеток амниотической жидкости

Органоиды человека — миниатюрные трехмерные клеточные структуры, выращенные in vitro и содержащие те же типы клеток, что тот или иной орган, например, кишечник или мозг. Они используются не только в фундаментальных исследованиях, но и в персонализированной медицине, например, чтобы проверить действие лекарства на конкретного пациента.

Первичные органоиды плода человека (то есть выращенные из клеток, которые не перепрограммировали для плюрипотентности) до сих пор получали только из абортивного материала. Это сильно ограничивает их медицинское и научное использование. Более того, во многих странах, включая США, манипуляции с клетками человека жестко регулируются юридически. И в тех странах, где с ними разрешено работать, доступ к клеткам плода ограничен максимальным законодательно разрешенным сроком прерывания беременности (например, в Великобритании это 22–24 недели после зачатия). Поэтому необходимы альтернативные методы получения первичных органоидов плода. Выращивать органоиды из клеток амниотической жидкости (околоплодных вод) предложила команда под руководством исследователей из Университетского колледжа Лондона.

Образцы амниотической жидкости берут для расширенной пренатальной диагностики, когда менее инвазивные методы указывают на возможность серьезной патологии, или при внутриутробном оперативном вмешательстве; можно также использовать фетальную трахеальную жидкость, богатую клетками плода. Авторы статьи, опубликованной в Nature Medicine, получили такие образцы от 12 беременных на сроках от 16-й до 24-й недели. С помощью транскриптомики единичных клеток они установили, что в амниотической жидкости присутствуют жизнеспособные эпителиальные стволовые клетки и клетки-предшественники множества тканей плода — в частности, ЖКТ, почек и легких. Жизнеспособные клетки высевали в капли Matrigel и культивировали их в среде для эпителия без тканеспецифичных сигналов.

За две недели культивирования удалось получить органоиды кишечника, почек и легких, которые можно было собирать и клонально размножать. Пространственное секвенирование РНК, иммуногистохимия и функциональные анализы показали, что органоиды из амниотической жидкости (авторы назвали их AFO) содержат типичные эпителиальные клетки тонкого кишечника, почечных канальцев и легких. Например, органоиды кишечника формировали трубчатую структуру, в них активировались гены, связанные с секрецией муцина и продукцией пищеварительных ферментов.

Органоиды легких, в частности, получили из клеток амниотической и трахеальной жидкости плодов, у которых была диагностирована врожденная грыжи диафрагмы (ВГД)— редкое заболевание, которое встречается у 1 из 3000 новорожденных и помимо дефекта диафрагмы характеризуется гипоплазией легких. Пренатальная терапия может облегчить это состояние, поэтому своевременная диагностика важна. Органоиды демонстрировали типичные для ВГД «симптомы» на генном и клеточном уровне.

Авторы отмечают, что новый метод получения органоидов плода позволит преодолеть этические и юридические ограничения, связанные с использованием тканей плода, и открывает новые возможности для персонализированной пренатальной диагностики и медицины. AFO могут стать жизнеспособным источником клеток для терапии — их можно будет сохранить и использовать на протяжении дальнейшей жизни индивида. Кроме того, органоиды из клеток плода на поздних сроках беременности могут расширить представления о развитии тканей человека.

Необходимо выяснить, постоянно ли клетки-предшественники выделяются в амниотическую жидкость во время беременности и насколько они соответствуют стадии развития, на которой находится плод в момент взятия образца. Также важно понять, как и насколько полно AFO отражают известные врожденные патологии.

«Прецизионная медицина в диагностике и терапии плода — безусловно, горячая тема, и этот союз фундаментальной науки и передовой клинической медицины следует приветствовать», — комментирует кардиолог, специалист по пренатальной и неонатальной медицине Анита Мун-Грэйди из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, не принимавшая участия в исследовании.

3D-органоид нервной трубки поможет отследить раннее развитие ЦНС