Ученые вырастили искусственное легкое и заразили его COVID-19. Какой в этом смысл?

Фото: depositphotos/AndrewLozovyi

Научное издание Cell Stem Cells опубликовало отчет команды ученых из университета Дьюка и Кембриджского университета, которые детально изучили развитие коронавируса в легких. Для этого они вырастили из стволовых клеток искусственное легкое и заразили его штаммом COVID-19. Приблизит ли этот эксперимент человечество к победе над вирусом – разбирался научный обозреватель Николай Гринько.

Чтобы полностью распространиться во всех клетках, у вируса ушло всего 6 часов. Примерно такое же время потребовалось клеткам легких, чтобы начать вырабатывать защитные белки – интерфероны. Но это не означает, что легкие сразу же начали сопротивляться инфекции. Защитные механизмы полностью запустились лишь через 48 часов, и за это время многие клетки оказались повреждены, а некоторые погибли. Весь этот эксперимент помог исследователям лучше понять способ и силу воздействия коронавируса на организм, а также точнее изучить иммунный ответ зараженных клеток. Эти данные помогут при разработке лекарств и вакцин от COVID-19.

Вообще подобный способ изучения в последнее время получил широкое распространение. Вместо того чтобы заражать инфекциями отдельные клетки или даже живых пациентов, ученые выращивают так называемые органоиды – живые модели органов. Схема во всех случаях приблизительно одинаковая: для начала берут стволовые клетки (все чаще – индуцированные, то есть полученные из других видов клеток), а затем включают в них механизмы трансформации. Стволовые клетки делятся, изменяются и становятся клетками нужного для исследования органа.

Конечно, это не полноценные легкие или печень. Ученые получают группу клеток – иногда из нескольких десятков, а иногда нескольких сотен, – которые плавают в питательной среде, взаимодействуют между собой и в общих чертах повторяют процессы, проходящие в полноценных органах. Поэтому их и называют заготовками органов.

Мини-легкое, созданное для изучения влияние коронавируса. Фото: Youk, Kim et al., Stem Cell, 2020

Органоиды не перестают удивлять ученых. Например, выяснилось, что выращенные клетки печени при определенных условиях проявляют способность к самоорганизации: они срастаются в шарообразные структуры, представляющие собой зачаток полноценного органа. Эти зачатки трансплантировали лабораторным мышам, и примерно за 48 часов органоиды образовали связи с кровеносными сосудами и начали выполнять характерные для печени функции.

"Заготовки" из сердечно-сосудистых тканей совсем недавно наделали немало шума в научной среде: клетки, образовавшие крохотную модель сердца, научились сокращаться, имитируя биение настоящего органа.

К сегодняшнему дню список живых моделей, выращенных учеными, довольно обширен: легочная ткань, сетчатка глаза, поджелудочная железа, эпителий, волосяные фолликулы, хрящи и мышцы – все это уже получено in vitro из стволовых клеток. Мало того, выращены даже органоиды головного мозга! Они похожи на небольшие светло-серые горошины, и в них даже наблюдается электрическая активность – совсем как в клетках мозга зародыша.

Для исследователей органоиды – настоящий дар небес, поскольку на них можно изучать процессы, недоступные для наблюдения никаким другим способом. Если бы наука знала способ продолжить развитие органоидов, то мы бы уже научились выращивать для себя запасные сердца или почки, но нынешний уровень технологии пока не позволяет достичь таких фантастических результатов. Впрочем, наука сейчас развивается с такой скоростью, что день, когда первому человеку пересадят, скажем, зуб, выращенный из стволовой клетки, может наступить совсем скоро – лет через пять-десять. Хотя…