Органоиды: новое поколение клеточных моделей

18.01.2021 15:22

Органоиды представляют собой новый и более совершенный продукт использования стволовых клеток, который зарекомендовал себя как клеточная модель нового тысячелетия. Это трехмерные многоклеточные структуры, которые способны воспроизводить архитектуру человеческих тканей и органов. Их применение позволяет изучать клинические состояния различных заболеваний, включая рак, исследовать реакции на новые лекарства, выявляя побочные эффекты.

Что собой представляют исследования с помощью органоидов

Реакция на механические раздражения, которым подвергается органоид, такая же, как и у органа, который он представляет. Снабжение кислородом и питательными веществами, а также удаление продуктов жизнедеятельности очень точно отражает процессы живых органов, что может быть полезно в токсикологических исследованиях.
Клетки, из которых состоят органоиды, имитируют не только их состав, но и положение, воспроизводя точную модель органа по трем осям. Они являются ответом на метод культивирования стволовых клеток, именно благодаря своей трехмерности. Все это делает органоиды отличной платформой для исследований чувствительности к лекарствам и процессов эмбрионального развития.

Пройдя путь от культивирования стволовых клеток до синтеза сложных тканей, органоиды обрели характеристики щитовидной железы, пищевода, кишечника, печени, поджелудочной железы, толстой кишки и желудка. Благодаря органоидам стало возможным лучше понять работу органов и тенденции к развитию заболеваний, найти новые способы разработки лекарств и методов лечения.

Органоиды и клетки мозга

Некоторые современные исследования сосредоточены на производстве так называемого мозга в миниатюре из клеток головного мозга для изучения патологий аутистического спектра, а также опухолей головного мозга.
Используя специфическую комбинацию культуральных сред и питательных веществ, ученым удается проследить в мозге в миниатюре размером в несколько миллиметров все соответствующие области живого человеческого мозга. Таким образом, они получают совершенную модель не только мозга, но и процесса развития в нем опухоли.

Ученые создают точную копию органа и воспроизводят в нем мутации, вызывающие рак, а затем используют специальную технику, чтобы заглушить одни гены и активировать другие. Эти органоиды выращивают из небольшой группы раковых клеток пациентов, хранят их в специальных биобанках до тех пор, пока они не требуются для изучения разных видов рака.

Органоиды в персонализированной медицине

Благодаря органоидам стало возможным воспроизвести в пробирке функциональность и архитектуру органов на различных стадиях, чтобы изучить шаг за шагом весь страшный путь к раку. Помимо головного мозга органоиды помогают понять процессы, затрагивающие органы желудочно-кишечного тракта.

В будущем предполагается разработать миниатюрные биочипы с занесенной на них информацией о клетках, образующих органы и все системы организма. Таким образом можно будет создать миниатюрную модель всего организма в целом. Это нужно, чтобы иметь возможность изучать не только саму опухоль, но и ее микроокружение, так как она может расти только в четко определенных условиях, которые влияют на скорость ее роста.

Медицина шагнула так далеко вперед, что клеточная структура это уже не просто крошечный комочек внутри чашки с питательной средой. Скоро исследователям всего мира придется иметь дело с живыми моделями органоидов, способными помочь в лечении таких болезней, которые до сих пор считались неизлечимыми.

Органоиды представляют собой новый и более совершенный продукт использования стволовых клеток, который зарекомендовал себя как клеточная модель нового тысячелетия. Это трехмерные многоклеточные структуры, которые способны воспроизводить архитектуру человеческих тканей и органов. Их применение позволяет изучать клинические состояния различных заболеваний, включая рак, исследовать реакции на новые лекарства, выявляя побочные эффекты.