В биологии иногда говорят, что форма следует за функцией; форма белка может оказать значительное влияние на то, как он работает, или стадо животных может вести себя определенным образом. Но новая работа показала, что обратное также может быть правдой.
Чтобы понять биологию, исследователи могут использовать модели. Но плодовые мушки, мыши или тарелка с клетками могут не рассказать всей истории о том, что происходит в человеческом теле. Органоиды были разработаны для создания более точной модели. С помощью стволовых клеток, генетически запрограммированных специализироваться на тех, которые находятся в определенных органах, исследователи смогли создать простые модели органов, называемые органоидами, которые часто самоорганизуются и функционируют как настоящие. Но еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти модели будут работать надежно и эффективно; новая работа продвинула технологию вперед.
Их исследования показали, что внешние силы могут оказывать серьезное влияние на органическую биологию. О проделанной работе сообщалось в журнале Nature.
Это исследование показало,Одна из проблем заключалась в том, что стволовые клетки, которые используются для получения органоидов, могут вести себя случайным образом. Если стволовые клетки добавить в гидрогель, исследователям может не хватить хорошего контроля над тем, когда, где и сколько органоидов может образоваться. Ученые из лаборатории Маттиаса Лютольфа в Школе естественных наук EPFL искали способы контролировать развитие органоидов. что при создании органоидов важна их начальная форма; если органоиды начинают с однородной формы, форма, которую они в конечном итоге производят, будет воспроизводимой. Исследователи определили, что, когда органоиды имеют форму, соответствующую фактическому органу, их клеточный состав и функции также будут больше похожи на орган, которому они подражают.
Ученые использовали подход, называемый микропрыскиванием, при котором гидрогели были сформированы с предварительно сформированными полостями, аналогичными форме кишечника человека, который имеет «пики и впадины». Форма кишечника имеет решающее значение для того, как он работает. Когда стволовые клетки выращивали в гидрогеле, имеющем форму кишечной крипты, они организовывались и вели себя именно так.
В кишечных криптах есть клетки Панет, которые помогают поддерживать кишечный эпителий и поддерживать стволовые клетки. В этой работе клетки Панета возникали только в полостях крипты, в то время как другие типы клеток в органоидной кишке также росли в нужных местах.
«Наш метод оказался эффективным в руководстве органогенезом на основе стволовых клеток», — сказал Лютольф. «Наши культуры органоидов могут быть использованы для ответов на вопросы, которые недоступны существующим моделям, включая животных, и они также могут помочь воплотить технологию органоидов в реальных приложениях».
