Поджелудочная железа на чипе 

Органы на чипе

0

Еще один орган на чипе – поджелудочная железа

Исследователи из США создали поджелудочную железу на чипе, которая позволила им определить возможную причину осложнения муковисцидоза – связанного с муковисцидозом диабета (CFRD). 

Муковисцидоз (МВ или кистозный фиброз) — это мультиорганное наследственное заболевание, которое наиболее распространено среди белокожих детей и молодежи. Ранее считалось, что это заболевание поражает легкие и пищеварительную систему, однако сейчас известно, что оно затрагивает большинство органов человека – поражает эндокринные системы организма.
Муковисцидозозависимый сахарный диабета (CF-Related Diabetes, CFRD) является уникальным типом диабета, который часто встречается у людей с муковисцидозом. Он имеет некоторые общие черты с диабетом 1 и 2 типа. У людей с муковисцидозом нарушается структура островков Лангерганса поджелудочной железы, что вызывает рубцевание поджелудочной железы. Это препятствует выработке поджелудочной железой нормального количества инсулина, поэтому, как и люди с диабетом 1 типа, они становятся инсулинозависимыми. Их поджелудочная железа по-прежнему вырабатывает немного инсулина, но его недостаточно, чтобы поддерживать пищеварительные функции и оставаться здоровыми. Диагностировать это заболевание довольно сложно, а на практике обычно ставят неправильный диагноз: диабет I или диабет II типа. 

Хотя известно, что муковисцидоз связывают с мутациями в гене, называемом трансмембранным регулятором проводимости муковисцидоза (CFTR), который играет главную роль в поступлении и выводе воды и соли из клеток, но его роль в таком типе сахарного диабета недостаточно ясна. 

Инсулин-продуцирующие островки поджелудочной железы расположены в непосредственной близости от протока поджелудочной железы, и существует вероятность нарушения клеточной передачи сигналов между клетками эпителия панкреатических протоков (PDEC) и островковыми клетками при мутации гена (CFTR), что и может вызывать муковисцидозозависимый сахарный диабет. А сам белок трансмембранного регулятора проводимости муковисцидоза (CFTR) расположен на мембранах эпителиальных клеток во многих органах, включая легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт и поджелудочную железу.

Чтобы проверить эту гипотезу – нарушения клеточной передачи сигналов, ученые из Медицинского центра детской больницы Цинциннати (Огайо, США) создали двухкамерное устройство – поджелудочную железу на чипе, в котором использовали биоинженерные панкреатические органоиды человека. Устройство имитирует настоящую поджелудочную железу.
Органоиды культивировали в двухкамерном микрожидкостном устройстве, в котором были специальные биохимические растворы для роста клеток. Эпителиальные клетки протоков поджелудочной железы культивировали в верхней камере, а островковые клетки – в нижней, между собой камеры соединялись суженным каналом. Благодаря этому клетки могли взаимодействовать, появлялись межклеточные связи – клетки росли и преобразовывались в трехмерные ткани поджелудочной железы, подобно естественной поджелудочной железе человека.

podgeludochnaja-geleza-na-chipeКогда исследователи изменили экспрессию гена CFTR и проверили поджелудочную железу на чипе, выяснилось, что это нарушило межклеточную связь, обмен жидкости и отрицательно сказалось на эндокринной функции. Это вызвало дефицит инсулина и воссоздало процесс связанный с муковисцидозозависимым диабетом, подобный тому, который наблюдается в поджелудочной железе человека. Это подтвердило, что ген CFTR играет непосредственную роль в регуляции секреции инсулина в островковых клетках и вызывает диабет у людей с муковисцидозом.

«По мере старения, у людей с муковисцидозом возрастает риск развития связанного с муковисцидозом сахарного диабета (CFRD), а до сих пор не было эффективного способа его изучения в лабораторных условиях для поиска лучшего лечения. Мышиные модели заболевания не точно воссоздают такой диабет в лаборатории, и было невозможно изучить болезнь на том уровне, который мы достигли в этом исследовании», – сказал Анджапараванда Нарен, главный исследователь и директор Исследовательского центра по изучению муковисцидоза. 

И хотя микрожидкостные устройства существуют с 1979 года, инновации в их конструкции и функциональности, особенно после появления органоидной технологии, теперь позволяют биоинженерам имитировать функцию естественных органов в лабораторных условиях. 

Поджелудочная железа на чипе – уникальный инструмент для мониторинга функции поджелудочной железы поможет изучать связанные с муковисцидозом заболевания, муковисцидозозависимый диабет (CFRD), а также диабета I и II типа. Кроме того, поджелудочная железа на чипе позволит определять корреляцию уровней глюкозы у пациентов с мутацией гена CFTR, разрабатывать персонализированные и создавать новые лекарства, проводить раннюю диагностику для предотвращения или уменьшения прогрессирования связанного с муковисцидозом диабета. 

В настоящее время ученые планируют использовать поджелудочную железу на чипе в пилотном исследовании для тестирования одобренных FDA лекарств, которые модулируют экспрессию гена CFTR. Это позволит определить насколько хорошо разные препараты могут замедлить или остановить связанный с муковисцидозом диабет.

Исследование: https://www.nature.com/articles/s41467-019-11178-w

Эдуард Ефименко

Age Factor

http://agefactor.com.ua/category/antistarenie/metodiki-omolozheniya/

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ