Растущий кишечник помогает формироваться растущему сердцу
Сотрудники Гладстоновского института, экспериментировавшие с сердечным органоидом, обнаружили, что он формируется лучше, если рядом с ним начинает формироваться органоид кишечный. Они работали с так называемыми индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками человека — они образуются из обычных, специализированных клеток, которые сначала с помощью нескольких молекулярных сигналов обращают в стволовое состояние, а потом с помощью уже другого молекулярного коктейля направляют в ту или иную специализацию. Специализация может быть любой, поэтому их называют плюрипотентными (грубо говоря, «всемогущими»), а индуцированные – поскольку все превращения происходят с подачи экспериментатора.
Исследователи пытались так подействовать на индуцированные столовые клетки, чтобы из них получились не только клетки сердечной мышцы, но и другие клетки, которые тоже есть в сердце. Перебирая различные наборы молекулярных сигналов, они в какой-то момент обнаружили, что в формирующемся органоиде есть не только клетки сердца, но и клетки кишечника. В статье в Cell Stem Cell говорится, что с кишечником сердце получалось лучше: его структура была более сложной и больше напоминала настоящее сердце — например, в органоиде появлялось нечто, похожее на кровеносные сосуды, питающие сердечную мышцу. В органоидном сердце, формировавшемся бок о бок с кишечными клетками, клетки были разнообразнее, и их пропорции друг относительно друга, а также электрические свойства тех, у кого такие свойства должны быть, опять же в большей степени напоминали настоящее сердце развивающегося плода. А вот без кишечных клеток по соседству органоидное сердце как будто замирало на более ранней стадии развития.
Кишечные клетки были там тоже не просто так — они формировали структуры, напоминающие структуры тонкого кишечника. По большому счёту у исследователей получился двойной органоид, в котором клеточные структуры сердца и кишечника интенсивно общались между собой разнообразными химическими сигналами. Двойной органоид прожил целый год, что необычайно долго для подобных структур.
Разумеется, даже в таком виде органоидное сердце и органоидный кишечник довольно сильно отличаются от сердца и кишечника в настоящем эмбрионе. Тем не менее, двойной органоид — более естественное состояние, чем органоид какого-то одного органа, который сам по себе плавает в лабораторной питательной среде. В настоящем эмбрионе все органы развиваются вместе, в тесном контакте и тесном общении друг с другом, так что двойной органоид помогает лучше понять детали того, что происходит при эмбриональном развитии.