Nadnercza z szalki Petriego. “Prawie identyczne jak u człowieka”

Naukowcy osiągnęli ważny przełom w pracach nad organami w warunkach laboratoryjnych, tworząc nadnercza o cechach i funkcjonalności gruczołu występującego w organizmie człowieka.
Nadnercza wyhodowane w szalce Petriego w Penn Vet /Fot. Sasaki laboratory

Nadnercza wyhodowane w szalce Petriego w Penn Vet /Fot. Sasaki laboratory

Nadnercze jest parzystym, niewielkim (10-18 g) gruczołem wydzielniczym, położonym na górnym biegunie nerki. Spełnia ważną rolę w gospodarce hormonalnej w naszym organizmie – kora nadnerczy wytwarza steroidy: mineralokortykosteroidy, glikokortykosteroidy i androgeny, a rdzeń katecholaminy. Hormony nadnerczy utrzymują równowagę wodno-mineralną organizmu (poprzez aldosteron), podczas gdy rdzeń stale wydziela do krwi niewielką ilość adrenaliny, a wszelkie emocje (strach, gniew, podniecenie) powodują nagłe wyrzuty tej substancji.

Czytaj też: Nerki z laboratorium? Jesteśmy krok bliżej od realizacji tego celu

Osoby cierpiące na zaburzenia pracy nadnerczy, mogą cierpieć na zmęczeni i niebezpiecznie niskie ciśnienie krwi, a nawet zapaść w śpiączkę lub umrzeć, gdy nie są leczone. Nie ma lekarstwa na pierwotną niedoczynność nadnerczy, a trwająca całe życie hormonalna terapia zastępcza stosowana w jej leczeniu niesie ze sobą znaczące skutki uboczne.

Naukowcy specjalizujący się w medycynie regeneracyjnej, mają nadzieję na stworzenie funkcjonalnych nadnerczy zdolnych do syntezy hormonów i odpowiednio uwalniających je zgodnie z informacjami zwrotnymi w mózgu. Zespół uczonych z Uniwersytetu Pensylwanii zmusił komórki macierzyste w salce Petriego do podziału, dojrzewania i podjęcia niektórych funkcji ludzkiego płodu nadnercza. Szczegóły opisano w czasopiśmie Developmental Cell.

Prof. Kotaro Sasaki z Penn Vet mówi:

To dowód na to, że możemy stworzyć system hodowany w szalce, który funkcjonuje niemal identycznie jak ludzkie nadnercze we wczesnych stadiach rozwoju. Platforma, taka jak ta mogłaby zostać wykorzystana do lepszego zrozumienia genetyki niewydolności nadnerczy, a nawet do badań przesiewowych leków w celu zidentyfikowania lepszych terapii dla osób z tymi zaburzeniami.

Nadnercza z laboratorium już możliwe

Celem zespołu prof. Sasakiego było wykorzystanie ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC), które mogą dać początek ogromnej liczbie różnych typów komórek, naśladujących etapy normalnego rozwoju nadnerczy u ludzi. Komórki kierowano w taki sposób, aby funkcjonowały jak normalne nadnercza.

Udało się skłonić iPSC do wytworzenia pośredniego typu tkanki w procesie nadnerczy – tylnej mezodermy pośredniej (PIM). Dopiero później badacze przeszli do następnego etapu – komórek progenitorowych nadnercza, w którym to włączane są markery “programujące” komórki progenitorowe do stania się komórkami nadnerczy.

Nadnercza stworzone w laboratorium oferują naukowcom możliwość zadawania nowych pytań na temat genetyki zaburzeń tych gruczołów, testowania nowych leków, a nawet zaoferować terapie komórkowe zastępujące ich działanie /Fot. Sasaki laboratory

Dr Michinori Mayama z laboratorium prof. Sasakiego wyjaśnia:

Opracowany przez nas proces był bardzo wydajny, a około 50 proc. komórek w organoidach nabyło cechy komórek nadnercza. Owalne komórki z obszerną różową cytoplazmą i stosunkowo małymi jądrami, które widzieliśmy w naszych hodowlach, są bardzo charakterystyczne dla ludzkich komórek nadnerczy na tym etapie.

Przeprowadzono szereg testów, aby ocenić, jak blisko funkcjonalnych wyhodowanych komórek odzwierciedla działanie ludzkiego nadnercza. Wykazano, że nadnercza z szalki Petriego są w stanie produkować wiele hormonów steroidowych, takich jak dehydroepiandrosteron (DHEA). Wyhodowane nadnercza reagowały na oś podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA), pętlę sprzężenia zwrotnego, która reguluje komunikację z mózgu do nadnercza i z powrotem.

Czytaj też: Koniec z oczekiwaniem na przeszczep nerki! Naukowcy zmienili kluczową cechę organu

Prof. Sasaki dodaje:

Użyliśmy leków, które normalnie tłumią produkcję DHEA przez nadnercza i pokazaliśmy, że nasze pochodne komórki nadnerczy z iPSC reagują podobnie na te leki, z wyraźnym zmniejszeniem produkcji hormonu. Oznacza to, że można wykorzystać ten system do badań przesiewowych leków ukierunkowanych na produkcję hormonów nadnerczowych, co mogłoby przynieść korzyści pacjentom z nadmierną produkcją hormonów nadnerczowych lub z rakiem prostaty, który wykorzystuje hormony nadnerczowe do swojego wzrostu.

Nowo opracowana może być wykorzystania do badania genetycznych podstaw niedoczynności nadnerczy, jak również innych chorób, np. raka nadnerczy. Naukowcy nie marzą jeszcze o tworzeniu w warunkach laboratoryjnych nadnerczy do przeszczepów, ale niewykluczone, że w przyszłości będzie to możliwe. Aby jednak to było możliwe, musimy opanować wszelkie niuanse związane z kontrolowaniem komórek macierzystych – to dopiero przed nami.