Το βελτιστοποιημένο εκτεταμένο σύστημα καλλιέργειας PCLS επεκτείνει τη βιωσιμότητα των ιστών έως και δύο εβδομάδες

Η τεχνολογία Precision-cut Liver Slice (PCLS) θεωρείται πολλά υποσχόμενη ex vivo πλατφόρμα επειδή διατηρεί την εγγενή πολυκύτταρη αρχιτεκτονική του ηπατικού ιστού. Ωστόσο, η ευρεία υιοθέτηση έχει περιοριστεί λόγω της κακής μακροζωίας των ιστών, της τεχνικής μεταβλητότητας και της περιορισμένης πρόσβασης σε βιώσιμα δείγματα ανθρώπινου ήπατος. Στις περισσότερες προηγούμενες μελέτες, οι καλλιέργειες σπάνια παρέμειναν βιώσιμες πέραν των 72 ωρών.

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στοeΓαστρεντερολογίαο Δρ. Z Gordon Jiang και οι συνεργάτες του από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ δημιούργησαν ένα βελτιστοποιημένο εκτεταμένο σύστημα καλλιέργειας PCLS ικανό να διατηρεί βιώσιμο ανθρώπινο ηπατικό ιστό για έως και δύο εβδομάδες. Η εργασία παρέχει μια σημαντική μεθοδολογική πρόοδο για τη μοντελοποίηση της χρόνιας ηπατικής βλάβης, της αναδιαμόρφωσης των ιστών και της αναγέννησης σε ένα συγκεκριμένο πλαίσιο για τον άνθρωπο.

Οι τεχνικές βελτιώσεις επιτρέπουν την παρατεταμένη βιωσιμότητα των ιστών

Οι ερευνητές επεξεργάστηκαν 25 εκφυτευμένα ανθρώπινα ήπατα διαφορετικών αιτιολογιών, συμπεριλαμβανομένων ηπατικής νόσου που σχετίζεται με το αλκοόλ, στεατοηπατίτιδας που σχετίζεται με μεταβολική δυσλειτουργία (MASH), πρωτοπαθούς σκληρυντικής χολαγγειίτιδας (PSC), νόσου που σχετίζεται με τον ιό της ηπατίτιδας Β (HBV) και μη ινωτικών μαρτύρων.

Αρκετές πειραματικές καινοτομίες συνέβαλαν στη βελτιωμένη απόδοση του πολιτισμού. Αυτά περιελάμβαναν τεμαχισμό δονητή με υποβοήθηση συμπίεσης για τη δημιουργία πιο ομοιόμορφων τομών ιστού, ανάκτηση υπεροξυγόνωσης μετά τον τεμαχισμό και βελτιστοποιημένη παροχή οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας. Μαζί, αυτές οι βελτιώσεις βελτίωσαν σημαντικά την αναπαραγωγιμότητα και επέκτεινε την επιβίωση των ιστών.

Είναι σημαντικό ότι η μελέτη εισήγαγε επίσης ένα πολυδιάστατο πλαίσιο αξιολόγησης βιωσιμότητας. Αντί να βασίζονται αποκλειστικά σε καταστροφικές δοκιμές ATP, οι συγγραφείς συνδύασαν απεικόνιση ολόκληρης της πλάκας, χρώση ζωντανής/νεκρής ολόκληρης βάσης και μεταβολική ανάλυση Ιππόκαμπος για να παρακολουθούν δυναμικά την υγεία των ιστών με την πάροδο του χρόνου.

Η δυναμική αναδιαμόρφωση αποκαλύπτει βιολογία σχετική με την ασθένεια

Ένα βασικό εύρημα της μελέτης είναι ότι η εκτεταμένη καλλιέργεια PCLS δεν διατηρεί απλώς τη στατική αρχιτεκτονική ιστού. Μάλλον, οι καλλιεργημένες φέτες ήπατος υφίστανται ενεργή πολυκυτταρική αναδιαμόρφωση που αντικατοπτρίζει σημαντικές παθολογικές διεργασίες που παρατηρούνται στη χρόνια ηπατική νόσο.

Οι ιστολογικές αναλύσεις έδειξαν αποκόλληση ηπατοκυττάρων, μειωμένη παραγωγή λευκωματίνης και προοδευτική αποδιαφοροποίηση κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας. Εν τω μεταξύ, υγιείς φέτες προερχόμενες από δότη ανέπτυξαν προοδευτική πυλαία και γεφυρωτική ίνωση την ημέρα 7, επιδεικνύοντας αυθόρμητη ινογένεση εντός του ex vivoσύστημα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, το PCLS που προέρχεται από κιρρωτικό ήπαρ εμφάνισε αυξανόμενα πόρου κύτταρα θετικά για KRT19 κατά τη διάρκεια της καλλιέργειας, σύμφωνα με την αγωγική αντίδραση και την πλαστικότητα του επιθηλίου. Αντίθετα, υγιείς φέτες ήπατος έδειξαν ενδείξεις αναγεννητικών συστάδων ηπατοκυττάρων. Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι το μοντέλο μπορεί ταυτόχρονα να συλλάβει την αναγέννηση, την ίνωση και την αναδιαμόρφωση των χοληφόρων εντός άθικτου ανθρώπινου ηπατικού ιστού.

Μεταφραστικές επιπτώσεις για την έρευνα ηπατικής νόσου

Η μελέτη υπογραμμίζει την αυξανόμενη σημασία των μεθοδολογιών Νέας Προσέγγισης που προέρχονται από τον άνθρωπο (NAM) στη βιοϊατρική έρευνα. Επειδή το PCLS διατηρεί τα εγγενή ανοσοκύτταρα, τα στρωματικά συστατικά και την οργάνωση του χωρικού ιστού, μπορεί να παρέχει πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών συστημάτων κυτταροκαλλιέργειας και ορισμένων ζωικών μοντέλων.

Η πλατφόρμα θα μπορούσε να υποστηρίξει πολλαπλές μεταφραστικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμής αντι-ινωτικών φαρμάκων, της διερεύνησης της πλαστικότητας των ηπατοκυττάρων, των ιατρικών προσεγγίσεων ακριβείας και της επικύρωσης των θεραπευτικών στόχων στον ανθρώπινο ηπατικό ιστό. Καθώς η χωρική ωμική και οι τεχνολογίες ενός κυττάρου συνεχίζουν να εξελίσσονται, η εκτεταμένη καλλιέργεια PCLS μπορεί να γίνει μια ολοένα και πιο πολύτιμη γέφυρα μεταξύ της μηχανιστικής ανακάλυψης και της κλινικής μετάφρασης.