Komórki macierzyste (komórki pnia) to jeden z ulubionych tematów badawczych współczesnej biologii - i nic w tym dziwnego, wszak mają one docelowo dostarczyć rozwiązań większości trapiących nas trudności medycznych - pomóc zwalczać starość, nowotwory, zaradzić problemom transplantologii. Na razie są przede wszystkim obiektem badań.

Szczególnie do tego celu przydatne zdają się być pluripotencjalne komórki macierzyste zdolne do różnicowania się w kierunku wszystkich trzech listków zarodkowych - ektodermy, mezodermy i endodermy, a w rezultacie - do tworzenia niemal wszystkich narządów człowieka. Zdolność tę udało się już wielokrotnie wykorzystać w praktyce, uzyskując po odpowiedniej stymulacji różne linie komórek specyficznych dla danych organów - np. trzustki czy wątroby. Dotychczas jednak podstawowym czynnikiem ograniczającym ich zastosowanie była niemożność wytworzenia uporządkowanych struktur trójwymiarowych - innymi słowy- powstawała warstewka komórek wątroby, ale nie odtwarzały one architektury tego narządu. Pewnym przełomem mogą okazać się opisane w najnowszym "Nature" badania zespołu naukowców z Cincinnati (Cincinnati Children's Hospital Medical Center), którym udało się doprowadzić do powstania niemal w pełni poprawnego architektonicznie jelita.

Ludzkie pluripotencjalne komórki macierzyste zostały przy udziale białka aktywiny A (białko z rodziny TGF-B uczestniczące w regulacji wzrostu i różnicowania) przekształcone w komórki endodermalne (komórki tego listka zarodkowego, który w największym stopniu uczestniczy w różnicowaniu się narządów przewodu pokarmowego) z niewielką domieszką komórek mezodermy (warstwa dająca początek m.in. mięśniom). Na podstawie obserwacji rozwoju embrionalnego człowieka i innych kręgowców wytypowane zostały optymalne mieszanki czynników wzrostu i zalecane czasy ich działania, które pozwoliły przeprowadzić na komórkach in vitro w odpowiedniej sekwencji procesy odtwarzające zachodzące w zarodku i płodzie ścieżki rozwojowe prowadzące do rozwoju cewy pokarmowej; procedurę ułatwiło zastosowanie specjalnego, nowo opisanego podłoża dotąd wykorzystywanego do trójwymiarowych hodowli dojrzałych enterocytów (komórki nabłonka jelitowego).

Ostateczny produkt doświadczenia zawierał pełne spektrum postaci nabłonka jelitowego zdolnego do pełnienia standardowych dla swego przeznaczenia funkcji absorpcyjnych i wydzielniczych, komórki endokrynne obecne w "zwykłym" jelicie oraz tworzącą się warstwę mezenchymalną - odpowiadającą powstającej później w rozwoju płodowym warstwie mięśniowej jelita. W jego organizacji przestrzennej można było wyróżnić wczesne formy kosmków i krypt jelitowych. Taki "probówkowy" model jelita w obecnym stadium to nie tylko krok w kierunku coraz wyższych umiejętności tworzenia nowych, potencjalnie "zastępczych" narządów, ale także znakomity poligon dla wszelkich badań mechanizmów zachodzących w ludzkim przewodzie pokarmowym - dla testów wchłanialności leków i produktów żywnościowych, oceny atakujących ten układ procesów chorobowych czy ścieżek rozwojowych prowadzących do wrodzonych wad cewy pokarmowej.

Źródło:
Directed differentiation of human pluripotent stem cells into intestinal tissue in vitro,  Jason R. Spence, Christopher N. Mayhew, Scott A. Rankin, Matthew F. Kuhar, Jefferson E. Vallance, Kathryn Tolle, Elizabeth E. Hoskins, Vladimir V. Kalinichenko, Susanne I. Wells, Aaron M. Zorn, Noah F. Shroyer & James M. Wells
Omówienie

[Paulina Łopatniuk]