Създадоха истински костен мозък от човешки клетки

Екип от Базелския университет и университетската клиника в Базел (Швейцария) за първи път в света създаде напълно човешка тъкан на костен мозък, която не просто лежи в лабораторна чашка, а живее и произвежда кръвни клетки в продължение на няколко седмици.

Това не е фантастика и не е опростен модел – това е истинска триизмерна „мини-кост“ с всички необходими отделения и правилните клетъчни съседи. Резултатите са публикувани в списание Cell.

Костният мозък не е просто мека тъкан вътре в костите – той е високоорганизирана биологична система, в която ежедневно се образуват около половин трилион кръвни клетки.

Кръвообразуването протича в специализирани микросреди – ниши, в които стволовите клетки взаимодействат с костни клетки, кръвоносни съдове, нервни окончания и стромални структури. Особено важна е ендосталната ниша – тънка зона по вътрешната повърхност на костта. Именно там левкемичните клетки могат да се „скрият“ и да придобият устойчивост към химиотерапия.

Досега това можеше да се изучава само върху мишки (където нишата е устроена различно) или в плоски клетъчни култури (клетките губят свойствата си за 48 часа). Нито един подход не даваше точна картина на това, което се случва в човешкия организъм.

Но е направен пробив

Всичко започнало с индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSC), получени от кожа или кръв на обикновени донори. Те били поставени в порест скелет от хидроксиапатит и колаген тип I — материал, почти идентичен с истинската кост. Скелетът с размер 8 мм в диаметър и 4 мм дебелина наподобява малка гъба с милиони микропори и канали.

След това започнал сложен процес на настройване.

• Първо добавили фактори на растеж VEGF и BMP-2 – клетките се превърнали в ендотел и започнали да облицоват бъдещите съдове.
• После следвал коктейл от TGF-β и дексаметазон – появили се остеобласти, които започнали да отлагат минерали и да укрепват скелета.
• На третия етап добавили SCF, TPO и IL-3 – и в нишите се заселили кръвотворни стволови клетки CD34+.

След 25-30 дни в тази изкуствена кост се формирала напълно функционална ендостална ниша, а кръвообразуването стартирало само.

Под сканиращ електронен микроскоп се вижда как еритроцити и гранулоцити излизат от нишите и циркулират в изкуствените съдове. Тъканта живее поне четири седмици и през цялото време произвежда нови кръвни клетки – приблизително както истински костен мозък в бедрената кост на възрастен човек.

Учените най-накрая могат да изучават човешка левкемия върху човешки клетки в правилна триизмерна среда.

Възможно е тестване на лекарства така, както действат в реалния организъм.

След няколко години лекарите ще могат да вземат клетки от конкретен пациент, да отгледат негов личен костен мозък и само за седмица да определят кое лечение ще бъде най-ефективно.

Това е най-големият пробив в кръвообразуването за последните 20 години. За първи път учените разполагат с инструмент, който позволява изучаване на болести на кръвта в условия, максимално близки до човешката физиология.