Команда Penn создала первый желчный проток на кристалле, воспроизводя структуру и клеточный состав ткани

Команда Penn создала первый желчный проток на кристалле, воспроизводя структуру и клеточный состав ткани

Первый в истории «желчный проток на чипе», воспроизводящий структуру и клеточный состав пищеварительного органа человека, был создан командой Penn Medicine под руководством Ребекки Уэллс, доктора медицины , профессора гастроэнтерологии, с Ю. Ду, доктором философии, докторантом отделения гастроэнтерологии, в качестве первого автора. Маленькая модель – 4 миллиметра в длину и 0,16 миллиметра в диаметре – теперь позволяет исследователям изучать труднодоступные ткани без участия людей или моделей живых животных, что может открыть дверь для дополнительных исследований желчных протоков. заболевание, связанное с заболеванием как у детей, так и у взрослых. Подробное объяснение желчного протока на чипе и выводы исследователей опубликованы в журнале Hepatology .

Желчные протоки – это трубки, которые переносят желчь – высокотоксичную жидкость – из печени и желчного пузыря в тонкий кишечник, где она помогает организму в пищеварении и играет роль в выведении отходов. Внутри желчных протоков выстилающие клетки, называемые холангиоцитами, очень плотно упакованы и обычно могут переносить высокотоксичный характер желчи и других веществ, протекающих через просвет или внутреннюю часть протоков. In vitro исследователи годами изучают патологию желчевыводящих путей с использованием двумерных чашек и органоидов. Однако эти модели не смогли воспроизвести трубчатую структуру протоков и затруднили доступ к внутренней стороне холангиоцитов.

«Желчные каналы не похожи на медные трубы или садовые шланги, где материал внутри такой же, как материал снаружи. «Внутренняя и внешняя стороны желчных протоков выглядят очень по-разному, и наши исследования показывают, что они по-разному реагируют на прямой контакт с жидкой желчью», – сказал Уэллс.

Чтобы создать чип-версию желчного протока, в качестве опоры для коллагена был использован прозрачный газопроницаемый полимер, через который с помощью иглы для акупунктуры был сформирован крошечный канал. Изолированные клетки желчных протоков, взятые у мышей, помещали в канал; клетки прикрепляются к коллагену и размножаются, образуя практически непроницаемый единственный слой клеток. Построив трубчатую структуру с открытым концом в устройстве, исследователи сделали возможным раздельное воздействие на просвет и внешнюю часть непроницаемого мини-желчного протока для компонентов желчи и других токсичных веществ через отдельные порты. Создание этого желчного протока на чипе пополнило ряды других существующих органов на чипе, включая легкие, почки и кожу.

«Желчные протоки представляют собой большие проблемы для исследователей из-за их местоположения, сложной функции и клеточной структуры, из-за которых этот орган исторически сложен для изучения», – сказал Уэллс. «Создание желчного протока на чипе таким образом, чтобы воспроизвести многие особенности человеческого протока, позволило нам – и мы надеемся, что это позволит другим исследователям – изучить ткань более подробно и с большей легкостью. Этот доступ может открыть двери для дополнительных исследований заболеваний печени, таких как первичный билиарный холангит (ПБХ), первичный склерозирующий холангит (ПСХ) и атрезия желчных путей ».

С помощью желчных протоков на чипе Уэллс и его команда обнаружили, что наружные поверхности желчных протоков гораздо более чувствительны к травмам, чем внутренние, и подвержены значительному повреждению от воздействия желчи. Теперь ее команда планирует изучить способы предотвращения этого повреждения и утечки, а также поиск способов повышения устойчивости или защиты как внутренних, так и внешних частей воздуховодов.

Команда также отмечает, что необходимо лучше понять разницу между желчными протоками взрослых и новорожденных. Конструкция чипа позволит исследователям создавать различные «старые» протоки и исследовать причины и возможные методы лечения атрезии желчных путей, основной причины печеночной недостаточности у младенцев в Соединенных Штатах. Младенцы могут родиться с атрезией желчевыводящих путей, и считается, что ее причиной является инфекция или токсин, однако матери этих новорожденных не имеют подобных проблем.

«Мы знаем, что холангиоциты плода более восприимчивы к травмам, но мы еще не знаем, почему ребенок болеет, а мать – нет», – сказал Уэллс. Она надеется, что желчные протоки на чипе помогут исследователям пролить свет на причину, по которой холангиоциты у взрослых кажутся менее подверженными травмам, чем холангиоциты у плода и новорожденных.

Ссылка на основную публикацию