Достижения и методы ткане- и органогенеза в клеточных технологиях | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 9 июля, печатный экземпляр отправим 13 июля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Достижения и методы ткане- и органогенеза в клеточных технологиях / В. А. Абаева, Р. М. Абдуллаев, М. В. Агаева [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 50 (340). — С. 371-373. — URL: https://moluch.ru/archive/340/76425/ (дата обращения: 29.06.2022).



Ключевые слова: клетка, орган на чипе.

Множество болезней человека связаны с нарушениями деятельности органов (сердечная недостаточность, почечная недостаточность, сахарный диабет и др.) Фармакология и хирургия не всегда способны исправить эти нарушения.

Наука и медицина изобрели целый ряд альтернативных способов, как восстановить функции органов в случае их поражения:

1) Стимуляция процессов регенерации в организме путем введения в организм стволовых клеток, которые имеют способность к превращению в полноценные функциональные клетки организма.

2) Выращивание органов — искусственно внутри либо вне организма. Также возможно выращивание органа из клеток реципиента. Существуют методы выращивания органов с помощью специальных 3D-принтеров. [1]

Ценное открытие ученых орган на чипе — это небольшая пластинка с ячейками, заселенными определенными типами клеток. Эти ячейки соединяются системой каналов по типу кровотока между группами клеток органа. Жизнедеятельность данных клеток поддерживается путем помещения чипа в специальный реактор, который проводит по каналам питательные растворы под определенными условиями (температура, содержание газов, давление).

Первый орган на чипе — легкие — был разработан в 2010 году Дональдом Ингбером из Института Висса в Гарвардском университете. Каналы в чипе состоят из двух частей — пористой мембраны, с одной стороны которой — клетки легкого, а с другой — клетки стенки сосуда. Через клетки легкого проходит воздух, а через сосуды движется жидкость. В чипе есть два вида лунок: голубые и красные. В голубые добавляют то, что поступает из воздуха, а в красные — то, что должно попасть в кровь. [2]

В середине 70-х годов Дональд Ингбер увидел скульптуру, построенную по принципу тенсегрити. Ее конструкция состояла из прочных балок, держащихся за счет системы натянутых тросов, не касающихся друг друга. Сама структура поддерживалась благодаря полностью сбалансированных натяжений гибких элементов. Ученый подумал, что и устройство живой клетки может быть таким же. На самом деле оказалось так, как он и предполагал [3].

Разработка препарата in vitro -Живая клеточная модель кишечника, имитирующая механические, структурные, абсорбционные, транспортные и патофизиологические свойства кишечника человека вместе с его важнейшими микробными симбионтами, может ускорить фармацевтическое развитие и потенциально заменить тестирование на животных. Состоит она из двух микрофлюидных каналов, разделенных пористой гибкой мембраной, покрытой внеклеточным матриксом (ECM) и выстланной клетками кишечного эпителия человека (Caco-2), которые имитируют сложную структуру и физиологию живого кишечника. Микроокружение кишечника воссоздается текучей жидкостью с низкой скоростью (30 мкл ч-1) создание низкого напряжения сдвига (0,02 Дин см-2) над микроканалами и путем приложения циклической деформации (10 %; 0,15 Гц), имитирующей физиологические перистальтические движения. В этих условиях развивается столбчатый эпителий, который быстро поляризуется, самопроизвольно разрастается в складки, повторяющие структуру кишечных ворсинок, и образует высокий барьер целостности для мелких молекул, который имитирует весь кишечник. Эта модель повторяет многочисленные динамические физические и функциональные особенности кишечника человека, которые имеют решающее значение для его функционирования в контролируемой микрофлюидной среде, которая поддается исследованию транспорта, абсорбции и токсичности, и поэтому она должна иметь большое значение для тестирования лекарств, а также разработки новых моделей кишечных заболеваний.

Особое место в клинических исследованиях заняло создание чипа гематоэнцефалического барьера. Его создали из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) крови человека. Из ИПСК собрали разные типы клеток, которые составляют гематоэнцефалический барьер, и затем поместили в специальную микросреду, которая соответствует естественной в организме человека. [3]

В данной системе используются два прямоугольных микропроизведенных отсека, представляющих мозг и спинномозговую жидкость (ЦСЖ), которые разделены плоским эпендимальным слоем, образующим барьер мозг-ЦСЖ. Верхняя камера включает нейроны (фиолетовые и синие) и искусственный капилляр из полых волокон (HF). Эндотелиальные клетки выстилают люминальную поверхность HF, а астроциты и перициты покрывают аблюминальную поверхность. Нижняя камера заполнена ЦСЖ и содержит небольшое полое волокно и большую венулу HF. Клиническое использование этой модели складывается из ее универсальности для размещения клеток пациентов с известными патологиями, которые подвергаются (или не подвергаются) медикаментозному лечению [4].

Схема получения индуцированных плюрипотентных клеток.

(1) — изолирование и культивирование донорных клеток

(2) — трансфекция ассоциированных со стволовой клеткой генов в донорные клетки с помощью вирусных векторов.

(3) — сбор и культивирование клеток соответственно культуре эмбриональных стволовых клеток, используя митотически неактивированные фидерные клетки (светло-серые, клетки, используемые в культуре для опоры и питания ПСК, фидерные клетки обработаны таким образом, чтобы они не делились)

(4) — небольшое количество клеток становятся iPS-клетками (Induced Pluripotent Stem Cells) и генерируют подобные эмбриональным колонии стволовых клеток. [5]

На сегодняшний день на чипах уже смоделировали множество органов и тканей. Инженеры MIT создали совершенно новую технологию для изучения лекарственных средств и выявления их негативных воздействий на человека. Они объединили десять моделей разных органов для создания «организма на чипе». Данная разработка прослужила около месяца и дала возможность ученым оценить влияние анальгетических средств на организм.

Технологии выращивания органов в лабораториях стремительно развиваются. В ближайшее будущее возможен полный переход на искусственно выращенные органы и исчезнут большие донорские очереди. На сегодняшний день люди научились выращивать кости анатомической формы, значит не за горами и производство органов вплоть до клеточного уровня.

Литература:

  1. studfile.net/preview/6024519/page:2/
  2. Искусственные органы и тканевая инженерия. — Текст: электронный // yandex.ru/health: [сайт]. — URL: https://yandex.ru/health/turbo/articles?id=6893
  3. thepresentation.ru/medetsina/stvolovye-kletki-6
  4. ipsc-technology.livejournal.com/
  5. cyberleninka.ru/article/n/napravlennoe-pereprogrammirovanie-somaticheskih-kletok-preimuschestva-i-nedostatki-indutsirovannyh-plyuripotentnyh-stvolovyh???history=19&pfid=1&sample=5&ref=0
Основные термины (генерируются автоматически): клетка, ECM, MIT, гематоэнцефалический барьер, клетка легкого, орган, тип клеток, чип.


Ключевые слова

клетка, орган на чипе

Похожие статьи

Клеточная модель стенки кишечника человека с использованием...

Эти клеточные линии во многом воспроизводят морфологию и функциональные особенности энтероцитов кишечника человека [1]. Самыми популярными для таких исследований являются клеточные линии Caco-2 и IEC [2–4]. Существующие в настоящее время подходы к детекции...

К вопросу о метапластических изменениях эпителия в слизистой...

Второй тип клеток, постоянно выявляемых в участках ИМ, — цилиндрические клетки (ЦК). Существует несколько типов их: кишечные абсорбирующие с всасывающей каемкой, кишечные секретирующие («синие»), содержащие в цитоплазме кишечную слизь. По мнению OffnerF.

Качество жизни пациентов после трансплантации клеток...

Поджелудочные клетки, которые теперь используются для трансплантации островковых клеток, получены из донорских органов человека. Поскольку многие клетки теряются во время переработки, а трансплантировать необходимо большое количество, в настоящее время...

Болезни нарушения обмена веществ, причины и клинические...

...веществ для обеспечения нормальной жизнедеятельности клеток, тканей, органов и всего организма, которые находятся в постоянном взаимодействии. Для каждого вида организмов определен собственный тип обмена веществ, который непосредственно связан с окружающей...

Лучевые методы в оценке степени воронкообразной деформации...

Врожденная деформация грудной клетки у детей, по данным различных авторов, составляет от 1 % до 4 %, из них 91 % приходится на так

Наиболее популярным лучевым индексом позволяющим оценить степень деформации грудной клетки при воронкообразной деформации...

Изменения в представлении о патогенезе Ph-негативных...

Предполагается, что существует клон клеток с пре-Jak2 мутацией, на основе которого возникает субклон клеток с Jak2-мутацией [11].

Основные термины (генерируются автоматически): III, болезнь, тип заболевания, костная система, увеличение селезенки, костный мозг...

Современные представления о механизме развития рассеянного...

Пути активации покоящихся потенциально аутореактивных Т-клеток на сегодняшний день так и не выяснены, однако экспериментальные

b) Активированные миелин-реактивные Т-лимфоциты мигрируют в ЦНС через поврежденный гемато-энцефалический барьер.

Вирус иммунодефицита человека (обзор литературы)

Вирус поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4: Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса, дендритные клетки, клетки микроглии. Основные пути передачи ВИЧ: незащищенный половой контакт с ВИЧ-инфицированным

Миеломная болезнь. Клинический случай | Статья в журнале...

Плазматические клетки в костном мозгу отличаются от нормальной большей величины, бледной окраской, могут быть многоядерными [1, 2, 3]. Важная особенность миеломной болезни — бесконтрольная моноклональная секреция патологическими плазматическими клетками...

Похожие статьи

Клеточная модель стенки кишечника человека с использованием...

Эти клеточные линии во многом воспроизводят морфологию и функциональные особенности энтероцитов кишечника человека [1]. Самыми популярными для таких исследований являются клеточные линии Caco-2 и IEC [2–4]. Существующие в настоящее время подходы к детекции...

К вопросу о метапластических изменениях эпителия в слизистой...

Второй тип клеток, постоянно выявляемых в участках ИМ, — цилиндрические клетки (ЦК). Существует несколько типов их: кишечные абсорбирующие с всасывающей каемкой, кишечные секретирующие («синие»), содержащие в цитоплазме кишечную слизь. По мнению OffnerF.

Качество жизни пациентов после трансплантации клеток...

Поджелудочные клетки, которые теперь используются для трансплантации островковых клеток, получены из донорских органов человека. Поскольку многие клетки теряются во время переработки, а трансплантировать необходимо большое количество, в настоящее время...

Болезни нарушения обмена веществ, причины и клинические...

...веществ для обеспечения нормальной жизнедеятельности клеток, тканей, органов и всего организма, которые находятся в постоянном взаимодействии. Для каждого вида организмов определен собственный тип обмена веществ, который непосредственно связан с окружающей...

Лучевые методы в оценке степени воронкообразной деформации...

Врожденная деформация грудной клетки у детей, по данным различных авторов, составляет от 1 % до 4 %, из них 91 % приходится на так

Наиболее популярным лучевым индексом позволяющим оценить степень деформации грудной клетки при воронкообразной деформации...

Изменения в представлении о патогенезе Ph-негативных...

Предполагается, что существует клон клеток с пре-Jak2 мутацией, на основе которого возникает субклон клеток с Jak2-мутацией [11].

Основные термины (генерируются автоматически): III, болезнь, тип заболевания, костная система, увеличение селезенки, костный мозг...

Современные представления о механизме развития рассеянного...

Пути активации покоящихся потенциально аутореактивных Т-клеток на сегодняшний день так и не выяснены, однако экспериментальные

b) Активированные миелин-реактивные Т-лимфоциты мигрируют в ЦНС через поврежденный гемато-энцефалический барьер.

Вирус иммунодефицита человека (обзор литературы)

Вирус поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4: Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса, дендритные клетки, клетки микроглии. Основные пути передачи ВИЧ: незащищенный половой контакт с ВИЧ-инфицированным

Миеломная болезнь. Клинический случай | Статья в журнале...

Плазматические клетки в костном мозгу отличаются от нормальной большей величины, бледной окраской, могут быть многоядерными [1, 2, 3]. Важная особенность миеломной болезни — бесконтрольная моноклональная секреция патологическими плазматическими клетками...

Задать вопрос