Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!Το ήπαρ έχει μια μοναδική δομή, ειδικά στο επίπεδο των μεμονωμένων κυττάρων. Τα ηπατοκύτταρα, τα κύρια ηπατικά κύτταρα, απελευθερώνουν χολή σε μικροσκοπικά κανάλια που ονομάζονται χοληφόρα κανάλια, τα οποία αποστραγγίζουν στον χοληδόχο πόρο στην περιπυλαία περιοχή του ήπατος. Όταν αυτό το σύστημα αποστράγγισης της χολής διαταράσσεται, προκαλεί ηπατική βλάβη και νόσο. Λόγω αυτής της μοναδικής αρχιτεκτονικής, η διερεύνηση των ηπατικών παθήσεων έχει περιοριστεί από την έλλειψη εργαστηριακών μοντέλων που δείχνουν με ακρίβεια πώς εξελίσσεται η νόσος, καθώς είναι δύσκολο να αναδημιουργηθεί η σύνθετη δομή του ήπατος και οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις σε ένα τρυβλίο.
Τα υπάρχοντα μοντέλα οργανοειδών ήπατος που προέρχονται από ιστούς αποτελούνται μόνο από έναν τύπο κυττάρου και δεν μπορούν να αναπαράγουν τη σύνθετη κυτταρική σύνθεση και την αρχιτεκτονική των ιστών, όπως η περιπυλαία περιοχή του ήπατος. Η ερευνητική ομάδα του Meritxell Huch, διευθυντή του Ινστιτούτου Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας και Γενετικής Max Planck (MPI-CBG) στη Δρέσδη της Γερμανίας, άρχισε να ασχολείται με αυτό το ζήτημα σε μια μελέτη το 2021, στην οποία ανέπτυξαν ένα οργανοειδές ήπατος που αποτελείται από δύο τύπους κυττάρων, χολαγγειοκύτταρα και μεσεγχυματικά κύτταρα, που θα μπορούσαν να μοντελοποιήσουν τις αλληλεπιδράσεις κυττάρου-κυττάρου και τη διάταξη των κυττάρων.
Δημιουργία ενός οργανοειδούς μοντέλου επόμενης γενιάς
Σε μια τρέχουσα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature, ερευνητές από την ομάδα του Meritxell Huch, μαζί με συναδέλφους από τις ομάδες του Marino Zerial και της Heather Harrington, και οι δύο διευθυντές στο MPI-CBG, κατάφεραν να αναπτύξουν ένα οργανοειδές μοντέλο επόμενης γενιάς, το οποίο ονόμασαν “περιπυλαίο συναρμόδιο”. Αυτό το συναρμόδιο περιλαμβάνει ενήλικα χολαγγειοκύτταρα και μεσεγχυματικά κύτταρα ήπατος (όπως στο προηγούμενο μοντέλο), αλλά τώρα περιλαμβάνει επιπλέον και ηπατοκύτταρα, τα οποία είναι τα κύρια λειτουργικά κύτταρα του ενήλικου ήπατος. Αυτό το μοντέλο συνδυάζει διαφορετικά κύτταρα που συναρμολογούνται σε μια σταδιακή διαδικασία που θα μπορούσε κανείς να συγκρίνει με το LEGO.
«Το συναρμόδιο μας ανακατασκευάζει την περιπυλαία περιοχή του ήπατος και μπορεί να μοντελοποιήσει πτυχές της χολοστατικής ηπατικής βλάβης και της ινώδους χολής. Επιλέξαμε αυτήν την περιοχή ιδιαίτερα επειδή παίζει βασικό ρόλο στη μεταφορά της χολής και συχνά διαταράσσεται σε ηπατικές παθήσεις όταν η σύνδεση των κυττάρων που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά της χολής είναι μπλοκαρισμένη», λέει η Anna Dowbaj, μία από τους πρώτους συγγραφείς, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στην ομάδα Huch και από τον Ιούνιο του 2025 διορισμένη επίκουρη καθηγήτρια στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM).
«Για να επιτύχουμε τον στόχο μας, δημιουργήσαμε αρχικά οργανοειδή που αποτελούνται μόνο από ηπατοκύτταρα που σχημάτιζαν λειτουργικά χοληφόρα κανάλια και διατηρούσαν βασικά χαρακτηριστικά πραγματικών ηπατοκυττάρων στον ιστό. Στη συνέχεια, προσθέσαμε χολαγγειοκύτταρα και ινοβλαστικά κύτταρα για να δημιουργήσουμε περιπυλαία συναρμολογήματα. Το μοντέλο του ήπατος μας λειτουργεί σαν πραγματικός ηπατικός ιστός, μετακινώντας τη χολή από το εσωτερικό των ηπατικών κυττάρων στους χοληφόρους αγωγούς, γεγονός που δείχνει ότι καταφέραμε να αναπαράγουμε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διαφορετικών ηπατικών κυττάρων», εξηγεί η Aleksandra Sljukic.
Χειραγωγώντας τον αριθμό των μεσεγχυματικών κυττάρων, οι ερευνητές μπόρεσαν να προκαλέσουν μια απόκριση παρόμοια με την ίνωση του ήπατος. Μπόρεσαν επίσης να δείξουν ότι αυτό το μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των ρόλων συγκεκριμένων γονιδίων στην ηπατική νόσο, αναμειγνύοντας φυσιολογικά και μεταλλαγμένα κύτταρα ή απενεργοποιώντας τα γονίδια. Χρησιμοποιώντας τοπολογική ανάλυση δεδομένων, η Heather Harrington και οι συνάδελφοί της στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης ταξινόμησαν τα σχήματα των συναρμολογημάτων και διαπίστωσαν ότι ορισμένα σχήματα συσχετίζονται με καλύτερη ηπατική λειτουργία με την πάροδο του χρόνου.
Μελέτη των ηπατικών ασθενειών και ένα μελλοντικό όραμα
Η Meritxell Huch, η οποία επέβλεψε και επέβλεψε τη μελέτη, καταλήγει στο συμπέρασμα: «Είμαστε ενθουσιασμένοι που καταφέραμε να δημιουργήσουμε ένα περιπυλαίο μοντέλο ασεμβλοειδούς που συνδυάζει, για πρώτη φορά, πυλαίο μεσέγχυμα, χολαγγειοκύτταρα και ηπατοκύτταρα. Αν και ορισμένα κύτταρα εξακολουθούν να λείπουν, δηλαδή το ενδοθήλιο και τα ανοσοκύτταρα, το μοντέλο αποτυπώνει με υψηλή ακρίβεια την κυτταρική και δομική αρχιτεκτονική της περιπυλαίας περιοχής του ήπατος στην κλίμακα ενός τρυβλίου καλλιέργειας ιστών.
«Επιπλέον, τα αρθρωτά χαρακτηριστικά του επιτρέπουν την εύκολη μελέτη, τον χειρισμό και τον χειρισμό του στο εργαστήριο. Τα ηπατικά ασεμβλοειδή μας είναι το πρώτο ολοκληρωμένο εργαστηριακό μοντέλο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ροής της χολής, του τραυματισμού του χοληδόχου πόρου και του τρόπου με τον οποίο διαφορετικά ηπατικά κύτταρα συμβάλλουν στις ασθένειες.
«Οραματιζόμαστε ότι τα περιπυλαία μοντέλα ήπατος μας μπορούν τελικά να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη μηχανισμών ασθενειών. Μόλις μεταφερθούν σε ανθρώπινα κύτταρα, θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος μετάβασης από τα δισδιάστατα μοντέλα που χρησιμοποιούνται σε φαρμακευτικές εξετάσεις σε πιο φυσιολογικά τρισδιάστατα μοντέλα για τη μελέτη της αποτελεσματικότητας και της τοξικότητας των φαρμάκων σε ένα πιο φυσιολογικά σχετικό πλαίσιο».
