Maksa „pungad” - inimese funktsionaalse kolmemõõtmelise maksa koe väikesed tükid - kasvatati tüvirakkude segust. Foto autor Takanori Takebe
Kui teil on maksapuudulikkus ja teil on vaja siirdamist, on tõenäosus nukker. Äge maksapuudulikkus võib põhjustada surma mõne kuu või nädala jooksul alates sümptomite ilmnemisest ja maksa siirdamise tõenäosus on väike - USA-s ootab praegu maksa maksa 17 000 inimest ja keskmine ooteaeg võib läheneda aasta pikkune.
See on põhjus, miks teadlased püüavad välja mõelda alternatiivseid vahendeid maksa asendamiseks, enamasti manipuleerides indutseeritud tüvirakkudega maksakoe arendamiseks. Hiljuti astus Jaapani teadlaste meeskond selle eesmärgi saavutamiseks tohutu sammu edasi, kasutades tüvirakke väikeste algeliste maksatükkide kasvatamiseks, mis toimisid hiirtele siirdamisel tõhusalt, tootes valke ja filtreerides välja kemikaale nagu tavalised maksad.
Rühm esitas eelmise aasta eduaruandeid tüvirakkude uurimise rahvusvahelise seltsi aastakoosolekul, kuid ei avaldanud kõiki üksikasju tänaseni ajakirjas Nature avaldatud uuringus. Ehkki pole kaugeltki kindel, kas nende meetod põhjustab kunagi maksa asendamist - ja isegi kui see juhtub, on aastaid, enne kui see osutub inimestele ohutuks ja tõhusaks, esindab saavutus kõigi aegade esimest funktsionaalset inimorganit, ehkki väikest - katlakivi, mida kasvatati ainult tüvirakkudest.
Teadlased, Yokohama linnaülikooli Takanori Takebe juhtimisel, töötasid indutseeritud pluripotentsete tüvirakkudega, mis on nagu embrüonaalsed tüvirakud, kuna nad on võimelised arenema mis tahes võimalikuks inimkudedeks, kuid toodetakse täiskasvanute normaalsete somaatiliste rakkudega manipuleerimise teel . Inimembrüotelt tüvirakkude kogumisega seotud eetiliste probleemide tõttu - ning ka asjaolu, et USA-s on selle tegemisele palju arvulisi seaduslikke piiranguid - kasutab enamik selle valdkonna teadlasi nüüd hoopis selliseid tüvirakke.
Teadlased hakkasid kasutama Petri tassis kasvavaid tüvirakke, mis ajendasid neid petri tassis kasvavaid tüvirakke arenema üldistatud maksarakkudeks, mida nimetatakse hepatotsüütideks, nagu seda on tehtud nende varasemates uuringutes. Nende tõeline trikk oli aga see, mis järgmiseks tuli. Inimese normaalsete embrüote maksakoe arengu jäljendamiseks segasid nad kahte teist tüüpi rakke: endoteelirakud (mis veresoonte sisekülge joondavad) ja mesenhümaalsed tüvirakud (mis võivad areneda rasvaks, kõhreks või luuks).
Kõik need rakud paigutati Petri tassidesse kahemõõtmelisse paigutusse, kuid järgmise kahe päeva jooksul organiseerusid nad ise kolmemõõtmelisteks maksapungadeks, mis olid umbes viis millimeetrit pikad ja meenutavad maksa arengu varases faasis tervete inimese embrüote puhul umbes viis nädalat pärast viljastamist. Mikroskoobi all näidati, et pungadel on ühesugune maksarakku kuuluvate hepatotsüütide ja veresoonte organisatsiooniline segu.
Teadaolevalt proovis meeskond sadu erinevaid rakutüüpide kombinatsioone, mis lisati erinevates etappides ja erinevates kogustes, enne kui jõuti täpse kokteilini, mis viis maksapungade kasvule - protsess, mis võttis kauem kui aasta. Nad andsid välja video, mis näitab aja möödumist ning näitab edukat raku segu, mis omastab toitaineid spontaanselt ja kasvab maksa pungaks (vasakul on spetsiaalselt peitsitud versioon):
Nad panid need maksapungad proovile, implanteerides neid hiirtesse kas kõhuõõnde või kolju. Erinevad testid näitasid, et need algelised maksad olid võimelised täitma samu funktsioone kui küpsed inimese maksad - tootes samu valke, filtreerides välja samu aineid ja mis põhiliselt metaboliseerivad konkreetseid kemikaale, millega inimese maksakude tavaliselt suudab hakkama saada, kuid hiir maksakude ei saa.
Enne seda tüüpi protsesside kasutamist inimeste jaoks mõeldud maksakoe tootmiseks on vaja tohutult palju uuringuid - Takebe arvab, et umbes kümne aasta möödumiseni saavad esimesed kliinilised uuringud alguse. Teadlaste jaoks on järgmisteks sammudeks maksapungade genereerimine, mis sarnanevad normaalsele maksukoele veelgi tihedamalt (koos sapijuhade ja muude struktuuridega) ning suurema hulga pungade tekitamine, kuna nende hinnangul oleks vaja kuskil kümneid tuhandeid kasvatada ühte maksa, inimkeha suurimat siseorganit.
Ehkki selle uurimistöö kõige põnevam külg on selle potentsiaalne universaalsus: teadlased spekuleerivad, et seda tüüpi meetodit võiks kunagi kasutada igasuguste elundikoe, sealhulgas kõhunäärme ja neerude kasvatamiseks. Lühiajaliselt võiks sellel tehnikal olla ka uuenduslikke rakendusi - näiteks arenevate ravimite toksilisuse testimiseks võiks kasutada ainult maksapungi, sest organi täielikud sisestruktuurid ei ole vajalikud selle kindlaksmääramiseks, milliseid kemikaale ei saa purustada kehas alla.
