Tatsächlich beginnt das menschliche Leben von dem Moment an, in dem sich absolut identische Zellen in verschiedene Typen zu teilen beginnen, dh sie erhalten eine gewisse Spezialisierung, wodurch sich anschließend verschiedene Organe und Gewebe aus ihnen entwickeln. Um diesen Prozess zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler zunehmend Organellen. Es ist noch nicht möglich, die Entwicklung von Organen in einem ganzen Embryo zu untersuchen. Es gibt jedoch bereits Technologien, mit denen Sie jedes Organoid, dh ein Mikroorgan, künstlich nachbilden können. Normalerweise sind sie kein ganzes Organ, sondern ein bestimmter Teil, zum Beispiel eine Anlage der Großhirnrinde, eine Baueinheit einer Niere usw. Dies reicht jedoch aus, um die Wirkung eines bestimmten Medikaments auf ein entstehendes Organ, giftige Substanzen usw. zu untersuchen. Organellen werden auch verwendet, um die Muster ihrer Entwicklung zu studieren. Mitarbeiter des Gladstone-Instituts entdeckten bei einer dieser Studien des kardialen Organoids ein interessantes Muster – seine Entwicklung wurde stark von dem nahegelegenen Darmorganell beeinflusst. Außerdem könnte sich das Organoid ohne es nicht vollständig entwickeln.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Darm die Entwicklung des Herzens des Embryos beeinflussen kann
Wie der Darm die Entwicklung der Formationsherzen beeinflusst
Wissenschaftler des Gladstone Institute verwendeten für ihre Arbeit humaninduzierte pluripotente Stammzellen. Sie werden aus gewöhnlichen, dh spezialisierten Zellen gewonnen, die bestimmte molekulare Signale verwenden. Nachdem diese Zellen ihre Spezialisierung verloren haben, erhalten sie mit Hilfe anderer molekularer Signale die eine oder andere neue Spezialisierung. Sie werden pluripotent (omnipotent) genannt, weil sie künstlich jedem Zweck zugeführt werden können. Übrigens gibt es eine andere Technologie, mit der man Stammzellen aus Klonen von Embryonen entnehmen kann. Aber sie werden nicht für solche Forschungen verwendet.
Organoide werden aus Stammzellen gebildet, die in erster Linie keinen Zweck haben
Wissenschaftler haben sich in ihrer Studie die Aufgabe gestellt, aus solchen Zellen nicht nur den Herzmuskel, sondern auch andere Zellen, die unser Herz enthält, zu erschaffen, also ein mehr oder weniger vollwertiges Organoid zu bilden. Beim Durchsehen der möglichen Varianten molekularer Signale stellten sie fest, dass sich das Herz nur gemeinsam mit den Darmzellen normal entwickelt.
Laut den Autoren der Studie, die in der Veröffentlichung Cell Stem Cell veröffentlicht wurde, hat das Organoid in Gegenwart von Darmzellen eine komplexe Struktur angenommen, die an das echte Herz eines Embryos erinnert. Darüber hinaus stellten sie fest, dass das Organoid etwas entwickelte, das wie Blutgefäße aussah, die das Herz nähren.
Wissenschaftler argumentieren auch, dass das Mikroorgan im Vergleich zu allein gezüchteten Analoga vielfältigere Zellen hatte. Außerdem stimmten die Proportionen der Zellen. Unter ihnen fanden die Forscher Zellen, deren elektrische Eigenschaften denen eines sich entwickelnden Herzens ähneln. Als die Autoren der Arbeit die gleichen Organellen schufen, jedoch ohne Darmzellen, schien das Herz in einem frühen Entwicklungsstadium einzufrieren. In Verbindung mit Darmzellen konnte das Organoid ein Jahr leben. Laut Experten ist dies eine ungewöhnlich lange Zeit für solche Strukturen.
Ein Doppelorganoid, das Zellen des Herzens und des Darms enthält
„Unsere Forschung eröffnet vielversprechende neue Perspektiven für die Organoidtechnologie, die dazu beitragen wird, unser Verständnis der Interaktion von sich entwickelnden Organen und Geweben zu verbessern und unterweisen sich gegenseitig “, sagt Todd McDevitt, Ph.D., Senior Researcher bei Gladstone, leitender Studienautor.
Warum koexistieren Organellen
Wie die Autoren der Arbeit anmerken, entwickelten sich nicht nur Herz-, sondern auch Darmzellen aktiv. Sie identifizierten Strukturen, die dem Dünndarm ähnelten. Aber wie wirkte sich ein Organoid auf das andere aus? Nach Angaben der Autoren der Arbeit tauschten Mikroorganismen untereinander chemische Signale aus.
Todd McDevitt, Hauptautor der Studie
„Die Beziehung zwischen sich entwickelnden Geweben hat möglicherweise noch nicht die breite Akzeptanz gefunden, wie sie sollte. Wir können diesen grundlegenden Prozess jetzt möglicherweise auf eine Weise erkunden, über die wir noch nie zuvor nachgedacht haben “, sagt Todd McDevitt.
Wie die Forscher feststellten, unterschieden sich diese trotz der Fortschritte, d. h. einer natürlicheren Struktur der paarweise gebildeten Organellen, immer noch stark von den Organen, die sich im Embryo entwickeln. Dabei ist jedoch zu bedenken, dass sich im Embryo nicht zwei Organe gleichzeitig entwickeln, sondern alle. Sie haben auch engen chemischen Kontakt miteinander. Gut möglich, dass sich, wenn nicht zwei Organellen im Labor gebildet werden, sondern alle zusammen, wie in einem Embryo, sich auch die Organellen richtig bilden.
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Wissenschaftler planen, in naher Zukunft weitere Forschungen anzustellen, um die Technologie für das Wachstum von Organellen zu verbessern. Insbesondere werden sie andere ähnliche Organellen mit unterschiedlichen Gewebearten züchten, die das Herz, die Nieren usw. haben. Abschließend möchte ich Sie daran erinnern, dass eine andere Gruppe von Wissenschaftlern in der Lage war, einen vollwertigen Hybridembryo aus einem Affen und einer Person zu züchten, wie wir vorhin besprochen haben.