Berlyno Charité sveikatos instituto (BIH) ir Open Targets mokslininkai kartu su kolegomis iš Kembridžo universiteto ir Addenbrooke ligoninės Kembridže, JK, atskleidė mechanizmus, skatinančius kepenų regeneraciją lėtinės kepenų ligos metu. Šis regeneracinis procesas leidžia kepenims atsistatyti, kai chroniškai sužalotas, bet taip pat gali sukelti vėžio progresavimą.
Tyrėjai galėjo tai įrodyti pirmiausia atlikdami daugelio biopsijų, gautų iš pacientų, sergančių progresuojančia su metaboline disfunkcija susijusia steatotine kepenų liga (MASLD), vienos ląstelės analizę.
In vivo gauti rezultatai buvo patvirtinti naudojant kultivuotus organoidus laboratorijoje. Dabar mokslininkai paskelbė savo rezultatus žurnale Gamta.
Ludovic Vallier augina mini kepenėles, vadinamuosius organoidus, siekdamas ištirti, kaip vystosi kepenų ligos ir kaip jas galima gydyti ar užkirsti kelią. Jis yra Einšteino kamieninių ląstelių regeneracinės terapijos profesorius Berlyno Charité sveikatos institute ir Max-Planck-Fellow Max Planck molekulinės genetikos institute. Kaip ilgalaikį tikslą, jis siekia naudoti kepenų organoidus ląsteliniam gydymui pacientams, sergantiems kepenų nepakankamumu.
Su metaboline disfunkcija susijusi steatotinė kepenų liga (MASLD) ir jos lėtinė forma Su metaboliniais sutrikimais susijęs steatohepatitas (MASH) yra pagrindinė kepenų ligos priežastis. Apskaičiuota, kad 20–40 % gyventojų serga gerybine ligos forma, tačiau šiuo metu lėtine forma serga apie 115 mln.
Nepaisant pastarojo meto pažangos, vienintelis paskutinės stadijos MASH gydymas yra kepenų transplantacija, kuri apima stiprų imunitetą slopinantį gydymą, ir tik ribotam pacientų skaičiui gali būti naudingas šis metodas, nes trūksta organų donorų.
Taigi daktaras Chrisas Gribbenas ir dr. Vasileiosas Galanakis iš Vallier komandos, vykdant atvirų tikslų projektą, bendradarbiaujant su dr. Irina Mohorianu (Kembridžo universiteto „Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute“) ir dr. Michaelu Allisonu (Kembridžas). Universitetinių ligoninių NHS fondo fondas) atkreipė dėmesį į šio didelio sveikatos priežiūros iššūkio tyrimą.
„Nustebome, kad gana mažai žinoma apie mechanizmus, atsirandančius žmonėms progresuojant ligai. Taip yra todėl, kad ištirti ligą, kuriai iki visiško išsivystymo gali prireikti dešimtmečių, yra labai sunku. Technologija, reikalinga platiems išilginiams tyrimams, tapo prieinama tik neseniai. “, – sako Vallier.
Lėtinis pažeidimas iš esmės keičia kepenų architektūrą
Mokslininkai surinko nedidelius kepenų gabalus (biopsiją) iš pacientų, kuriems buvo atlikti diagnostiniai tyrimai MASLD tarnyboje Addenbrooke ligoninėje, ir atliko vienos ląstelės analizę, kad nustatytų pagrindinius mechanizmus. Šios biopsijos buvo paimtos iš daugybės pacientų skirtingose ligos stadijose, todėl pirmą kartą buvo galima nustatyti MASLD progresavimą žmonėms.
Tyrėjai atrado įdomų mechanizmą: lėtinis kepenų pažeidimas stipriai pažeidžia kepenų architektūrą, ypač tulžies medžio organizaciją, kuri yra kanalų tinklas, išleidžiantis kepenis iš toksinų. Šis pertvarkymas yra susijęs su regeneracijos procesu, vadinamu transdiferenciacija.
„Žinojome, kad ligos progresavimas gali paskatinti cholangiocitų, kurie yra pagrindinis tulžies medį sudarančių ląstelių tipas, dauginimąsi. Tačiau nesitikėjome, kad šis proliferacija bus organizuota ir dėl to susidarys toks sudėtingas tinklas, kuris stipriai trukdo architektūrai. kepenų“, – praneša Vallier.
Ligos progresavimas yra susijęs su regeneracijos požymiais
„Dabar, žinoma, norėjome sužinoti, ar šis procesas yra ženklas, kad kepenys bando atsitaisyti, ar pažeidimas progresuoja. Tam atlikome išsamią vienos ląstelės analizę ir pastebėjome, kad cholangiocitai, atrodo, transformuojasi į hepatocitus. , pagrindinis funkcinis kepenų ląstelių tipas, todėl organas desperatiškai bando pakeisti funkcines ląsteles, kurios ligos metu miršta“, – aiškina Vallier.
Įdomus klausimas buvo atskleisti galimus šio regeneracinio proceso mechanizmus: ar galėtume nustatyti veiksnius, kurie kontroliuoja regeneraciją? Vallier sako: „Mums labai pasisekė, kad dirbome glaudžiai bendradarbiaujant su pagrindine bioinformatikos grupe, vadovaujama dr. Irinos Mohorianu. Kartu galėjome nustatyti veiksnių, kurie yra reguliuojami cholangiocitų ir hepatocitų transdiferenciacijos metu, sąrašą.
„Šie veiksniai buvo patvirtinti audiniuose, surinktuose iš papildomų pacientų. Ypatingai įdomu, kad mes nustatėme, kad insulino signalizacija gali atlikti svarbų vaidmenį ir taip suteikti įdomų kelią būsimam terapiniam vystymuisi.”
Kitame etape mokslininkai naudojo cholangiocitų organoidus, gautus iš pacientų, sergančių progresuojančia MASLD. Šie mini organai gali būti auginami beveik neribotą laiką in vitro, išlaikant funkcijas, svarbias modeliuojant ligą.
Ypač įdomu, kad mokslininkai rodo, kad cholangiocitų organoidai taip pat gali transformuotis į hepatocitus panašias ląsteles in vitro. Šis procesas gali būti blokuojamas arba skatinamas atitinkamai slopinant arba padidinant insulino signalizacijos kelią.
Be to, in vitro buvo nustatyti papildomi pacientams nustatyti veiksniai, patvirtinantys organoidų svarbą tiriant regeneracinius mechanizmus lėkštelėje.
„Taigi mes galėjome parodyti, kad molekuliniai mechanizmai, atsirandantys žmonėms ilgą laiką, gali būti tiriami in vitro”, – sako Vallier.
Rezultatai taip pat parodė didesnį organų regeneracijos aspektą.
Iš tiesų, dauguma transdiferenciacijos įvykių įvyksta paskutinėje ligos fazėje, kai kepenys yra labai pažeistos. Šis regeneracinis procesas yra susijęs su ligos progresavimu ir neatrodo, kad jį tiesiogiai sukelia sužalojimas.
Be to, paskutinės stadijos kepenų ligos yra stipriai susijusios su kepenų vėžiu, o kai kurie veiksniai, kurie, atrodo, skatina transdiferenciaciją in vivo ir in vitro, taip pat yra labai išreikšti kepenų navikuose. Taigi mokslininkai įtaria, kad vėžys gali kilti dėl suprastėjusių regeneracinių procesų.
Iš tiesų, lėtiniai sužalojimai ir ligota mikroaplinka gali sukelti didelį stresą ląstelėms, kurios vėliau taptų „plastinėmis“ ir taip galėtų persidiferencijuoti. Tačiau šis plastiškumo įgijimas gali tapti nenormalus, jei jis nueis per toli.
Būtina išlaikyti pusiausvyrą tarp regeneracijos ir naviko atsiradimo
Šis tyrimas rodo, kad žmogaus organai gali atsinaujinti net po užsitęsusių ligų ir pasikartojančių traumų. Tačiau šis procesas yra rizikingas ir gali suklysti. Labai svarbu kontroliuoti ląstelių plastiškumo įgijimą.
Šios išvados išprovokuoja reikšmingą mūsų pagrindinių žinių apie lėtinės kepenų ligos patofiziologiją pasikeitimą. Tai apima naujų būdų, kurie kontroliuoja pusiausvyrą tarp ligos progresavimo ir audinių atstatymo, atradimą ir naujų diagnostikos ir prognozės biomarkerių nustatymą.
„Mes, žinoma, džiaugiamės šiais rezultatais, – praneša Vallier, – nes manome, kad radome būdą sukurti naujus gydymo būdus, kurie ne tik riboja ligos progresavimą, bet ir bus skirti audinių atstatymui skatinti.
„Žinome, kad mums reikia daugiau dirbti, kol šios žinios turės įtakos klinikai, tačiau tai yra esminis pirmas žingsnis. Dabar galime sutelkti dėmesį į naujų gydymo būdų, įskaitant ląstelių metodus, kurie galiausiai gali padėti pacientams, kūrimą. Ir tai yra mūsų įvartis.”