Organoizi hepatici complexi, creați din celule prelevate de la pacienți, reproduc acum mult mai fidel o regiune esențială a ficatului uman și pot accelera dezvoltarea tratamentelor personalizate pentru bolile hepatice.
Bolile ficatului, precum ciroza, steatoza hepatică sau hepatita, continuă să reprezinte o provocare majoră la nivel global, iar cercetătorii caută metode cât mai apropiate de realitatea biologică umană pentru a le înțelege și a le trata mai eficient. Recent, a fost dezvoltat un model avansat de laborator, format din celule umane recoltate de la pacienți, care reușește să reproducă structura și interacțiunile celulare dintr-o zonă cheie a ficatului, facilitând astfel cercetarea în domeniul transplantului hepatic.
Dincolo de limitele vechilor modele de ficat
Bolile hepatice provoacă anual peste două milioane de decese la nivel global. Studiile pe animale au adus informații valoroase, însă rezultatele nu se potrivesc întotdeauna cu ceea ce se întâmplă la oameni. Aceasta reprezintă una dintre cele mai mari probleme în cercetarea bolilor ficatului, unde modelele preclinice nu reflectă fidel fiziologia umană.
Modelele anterioare de ficat uman nu reușeau să redea complexitatea reală a organului. De obicei, acestea utilizau un singur tip de celulă sau nu reproduceau arhitectura specifică unor regiuni importante, cum ar fi zona periportală, esențială pentru funcționarea corectă a ficatului și pentru procese precum detoxifierea și metabolismul hepatic.
Până recent, nu exista un model 3D destul de complex pentru țesutul hepatic uman adult care să redea fidel interacțiile celulare din zona periportală. Această lipsă a îngreunat semnificativ cercetarea și dezvoltarea de tratamente noi pentru bolile ficatului, inclusiv testarea unor terapii inovatoare.
Un pas nou în laboratorul de cercetare
Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Biologie Celulară și Genetică din Dresda au realizat progrese semnificative. După ce au creat un model cu două tipuri de celule în 2021 și apoi unul la șoareci cu trei tipuri de celule, acum au reușit să dezvolte un organoid hepatic periportal uman complex, adaptat fiecărui pacient, prezentat într-un studiu publicat în revista Nature.
Noul model conține trei tipuri cheie de celule: colangiocite (celulele canalelor biliare), celule mezenchimale hepatice (celule de suport) și hepatocite (celulele principale ale ficatului). Aceste celule au fost recoltate de la 28 de pacienți diferiți, ceea ce permite studierea variabilității genetice și a răspunsului individual la tratamente.
Procesul de asamblare a fost comparat de cercetători cu un model asemănător jocului de Lego, unde mai multe tipuri de celule sunt combinate și apoi se auto-organizează în structuri tridimensionale. Aceste structuri reproduc în laborator organizarea și interacțiunile celulare din organism, facilitând modelarea bolilor hepatice.
Cum au reușit să cultive celulele necesare
După ce au primit țesut hepatic de la pacienți, furnizat de UKD Dresda și de Clinica de Chirurgie Viscerală, de Transplant, Toracică și Vasculară din cadrul Universității din Leipzig, cercetătorii au separat tipurile celulare și le-au multiplicat în cultură. Obținerea unui număr suficient de hepatocite viabile a fost o provocare, dar specialiștii au ajustat treptat condițiile de cultură până când au găsit formula potrivită, folosind tehnici avansate de biotehnologie.
Rezultatul a fost un model care include toate cele trei tipuri de celule importante pentru zona periportală a ficatului, ceea ce nu fusese posibil până acum la țesutul hepatic uman adult. Acest model permite testarea toxicității medicamentelor și investigarea mecanismelor de regenerare hepatică.
Descoperiri care schimbă modul de lucru în laborator
Un element cheie al acestui model este prezența canaliculelor biliare, structuri care asigură drenajul bilei către canalul biliar în regiunea periportală. Dacă acest sistem nu funcționează corect, pot apărea leziuni hepatice și boli severe ale ficatului, inclusiv colestaza.
Studiul prezintă primul model complex de ficat uman realizat în afara organismului, care include căi biliare funcționale. Modelul păstrează particularitățile fiecărui pacient și caracteristicile structurale și funcționale esențiale ale regiunii periportale, fiind util pentru medicina personalizată.
Cercetătorii subliniază că acest model permite studierea detaliată a diferitelor componente ale ficatului în laborator. Astfel, se poate observa cum colaborează celulele într-un ficat sănătos și ce se întâmplă atunci când aceste relații sunt afectate, de exemplu în cazul fibrozei biliare sau al inflamației hepatice.
Echipa a reușit să depășească o provocare considerată mult timp imposibilă: reconstruirea organizării multicelulare și a interacțiunilor celulare din zona periportală în afara organismului, deschizând noi căi pentru cercetarea biomedicală.
Noi orizonturi pentru diagnostic și tratamente
Autorii studiului consideră că acești organoizi hepatici ar putea schimba modul în care sunt studiate și tratate bolile ficatului. Potențialul lor este foarte mare. Organoizii ar putea ajuta la:
- dezvoltarea unor teste de diagnostic mai precise și moderne, inclusiv pentru screeningul cancerului hepatic;
- testarea siguranței și eficacității unor noi medicamente într-un mediu apropiat de cel uman;
- evaluarea toxicității medicamentelor pentru ficat, inclusiv a efectelor adverse ale unor substanțe chimice;
- crearea de tratamente personalizate pentru fiecare pacient cu boală hepatică.
Pe baza acestor modele, cercetătorii au construit o biobancă vie cu organoizi hepatici de la cei 28 de pacienți. Acești organoizi pot fi congelați și reactivați oricând este nevoie pentru cercetări sau teste suplimentare, sprijinind dezvoltarea de terapii celulare și studii de farmacogenetică.
Dezvoltarea acestui model a fost posibilă datorită colaborării dintre cercetători, medici și specialiști din laboratoare din Leipzig și Dresda. Acest pas deschide noi perspective pentru medicina personalizată în bolile ficatului și pentru prevenirea complicațiilor severe.
Studiul oferă speranță pentru îmbunătățirea tratamentului și monitorizării bolilor hepatice, iar cercetătorii sunt optimiști că aceste modele vor contribui la descoperirea unor soluții mai bune pentru pacienți în viitorul apropiat.
