Medical Tribune: Reprogramowanie komórek dojrzałych, izolowanych z tkanek, a następnie ich kierunkowe różnicowanie w wybrane typy komórek zrewolucjonizowało badania nad rozwojem i chorobami człowieka. Na czym polega to reprogramowanie?

Dr n. med. Wioletta Lech: Proces reprogramowania ludzkich komórek dojrzałych (somatycznych) w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC − induced pluripotent stem cells) polega na „cofnięciu” ich do wczesnego etapu rozwoju zarodkowego, kiedy to mają zdolność do wielokierunkowego różnicowania (są pluripotencjalne) w sposób niekontrowersyjny etycznie (nie są bowiem uzyskane z komórek izolowanych z płodów). Istotny postęp wiedzy na temat udoskonalania protokołów in vitro w zakresie różnicowania iPSC w wiele różnych typów komórek oraz ich unikatowa zdolność do samoorganizacji w struktury tkankowe pozwoliły otrzymać organoidy – trójwymiarowe modele odzwierciedlające budowę narządów.

MT: Brak architektury tkankowej w stosowanych w przeszłości jednowarstwowych hodowlach komórkowych nie pozwalał śledzić skomplikowanych procesów biologicznych zachodzących w organizmie. W jaki sposób organoidy służą jako nowe narzędzie do badań?

W.L.: Hodowle komórkowe in vitro pozwalają badać rozwój człowieka i tworzyć modele chorób, dzięki odtworzeniu złożoności komórkowej, struktury i funkcji tkanek. W połączeniu z inżynierią genetyczną, edycją genomu oraz analizami transkryptomiczną (ekspresji genów) i epigenetyczną (pozagenową modyfikacją materiału genetycznego) pojedynczych komórek stały się narzędziem do badania rozwoju tkanek i narządów, zaburzeń w ich funkcjonowaniu i w przebiegu chorób. Umożliwia to powstawanie zastosowań translacyjnych w medycynie regeneracyjnej (dzięki poznaniu rozwoju i etiologii danej choroby) oraz personalizowanej (dzięki indywidualnym metodom leczenia), odkrywanie nowych leków (na podstawie badań farmakologicznych i toksykologicznych). Dotąd powstały modele organoidów m.in. nerki, wątroby, trzustki, płuca, jelita, siatkówki oraz mózgu. Umożliwiają badanie mechanizmów, które w standardowych, dwuwymiarowych warunkach hodowli in vitro są trudne, a nawet niemożliwe do zaobserwowania.