Получен органоид слезной железы человека

Слезные железы не только участвуют в смачивании поверхности глаза, но и защищают ее, выделяя специальные ферменты, такие как лактоферрин и лизоцим. У млекопитающих эмбриональные слезные железы способны к регенерации, но во взрослом возрасте они эту способность практически полностью теряют. Исследование желез затруднено из-за сложности изоляции клеток и взятия биопсии. Исследователи из Японии и Великобритании получили трехмерный органоид слезной железы из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека.

Ранее эта команда ученых получила двухмерный органоид глаза SEAM (self-formed, ectodermal, autonomous, multi-zone organoid) из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. В новой работе авторы показали, что из SEAM можно выделить клетки-предшественники слезных желез, экспрессирующие характерные маркеры. Клетки изолировали и культивировали в среде с факторами роста, необходимыми для развития желез. К 39-му дню сформировалась ветвящаяся 3D-структура, похожая на слезную железу.

Авторы охарактеризовали клетки-предшественники органоида. Около 90% из них не экспрессировали CD200 (маркер недифференцированных плюрипотентных стволовых клеток и нейроэктодермы), а 60% экспрессировали ITGB4 и SSEA-4. Все это признаки эпителиальных стволовых клеток поверхности глаза. Большинство клеток SEAM были CD200⁺. Дальнейшие опыты показали, что только из CD200⁻ITGB4⁺SSEA-4⁺ клеток можно получить органоиды слезных желез.

При формировании органоида временно увеличивалась экспрессия генов PAX6, SOX9, BARX2, RUNX1, SIX2 и FGFR2IIIb, но в сформированном органоиде снова снижалась. На десятый день культивирования выросли уровни экспрессии MKI67, VIM и FN1, но снизились к двадцатому дню, когда некоторые клетки начали экспрессировать функциональные белки слезных желез липокалин и дефензин.

Формирование колоний клеток-предшественников наблюдали через микроскоп, чтобы подтвердить их происхождение из эпителиальных стволовых клеток глазной поверхности.

Полученные органоиды пересадили крысам в районе глаза, предварительно удалив слезную железу. Человеческие клетки определялись и через четыре недели после операции. Эти клетки экспрессировали KRT14, PAX6 и CDH1, они также демонстрировали полярность. Через две недели после пересадки формировался канал. Также авторы отмечали наличие экспрессирующих лактоферрин клеток, которые не образовывались in vitro. Анализ с помощью трансмиссионной электронной микроскопии выявил многие черты слезной железы человека через четыре недели после пересадки. В тканях были повышены уровни белков лактоферрина и лизоцима.

Авторы показали, что созревание слезной железы начинается при формировании органоида in vitro и продолжается in situ после пересадки. По их мнению, создание органоида — важный шаг для лучшего понимания развития слезных желез, а в будущем — для регенеративной терапии.