Разработването му може да трансформира изследванията в областта на кръвните заболявания, включително левкемията.
Костният мозък е „двигателят“, който поддържа функционирането на кръвта ни. В него живеят хематопоетични стволови клетки, костни клетки, кръвоносни съдове, нервни влакна и различни видове имунни клетки. Но тази организация не е хомогенна. Костният мозък е разделен на различни микросреди, наречени ниши, всяка със специфични функции. Една от най-важните е ендостеалната ниша, разположена близо до костната повърхност, която участва пряко в кръвообращението. Известно е също, че влияе върху резистентността към терапии на някои хематологични видове рак.
Досега моделите на костен мозък, използвани в изследванията, особено тези, базирани на мишки или опростени култури, не успяваха да възпроизведат тази сложност. Учени от катедрата по биомедицина в университета в Базел и Университетската болница в Базел (Швейцария) направиха значителна крачка в тази посока, създавайки първия изцяло човешки модел на костен мозък със сложност, сравнима с тази на реалната тъкан. Работата, публикувана в списанието Cell Stem Cell, представлява качествен скок в изследванията на хематологичните заболявания и ще позволи тестването на нови лекарства и напредък към лечения, съобразени с всеки пациент.
Учените успяха да възпроизведат „фабриката за кръв“ на тялото в лаборатория, като създадоха триизмерна структура с диаметър приблизително осем милиметра и дебелина четири милиметра. Значителен размер, който позволи на кръвообращението да продължи в продължение на няколко седмици. За да постигнат това, те използваха хидроксиапатит, естествен компонент на костите и зъбите. Върху тази солидна основа те въведоха човешки плурипотентни стволови клетки, получени чрез техники за клетъчно препрограмиране. След получаване на определени химични сигнали, тези клетки могат да се трансформират в почти всеки клетъчен тип.
Намаляване на експериментите с животни
Въпреки че голяма част от знанията ни за костния мозък идват от изследвания с мишки, разликите между видовете ограничават директното приложение на резултатите. С тази нова платформа зависимостта от животински модели може да бъде значително намалена. „Тази система представлява мост между фундаменталните изследвания и човешката биология, позволявайки ни да изучаваме сложни процеси с ниво на прецизност, което досега беше възможно само при живи животни“, обяснява Иван Мартин, професор в университета в Базел и ръководител на изследването.
Друго потенциално предимство на този модел е използването му при разработването и оценката на нови лечения за заболявания на кръвоносната система. В среда с толкова много клетъчни типове, взаимодействащи помежду си, изследователите могат да наблюдават как определени съединения влияят върху производството на кръв, структурата на тъканите или поведението на раковите клетки.
Гледайки напред, те не са изключили още по-амбициозно приложение: генериране на индивидуализирани модели на костен мозък от собствените клетки на всеки пациент. Това би им позволило да симулират как тялото би реагирало на различни терапии, преди да ги приложат, особено полезен инструмент при левкемия и други видове рак на кръвта. Самият екип настоящият размер на модела е твърде голям, за да се тестват десетки или стотици съединения едновременно, както се прави във фармацевтичната индустрия.
Следователно, следващата цел на учените ще бъде да го миниатюризират, като същевременно запазят сложността му, за да се даде възможност за по-мащабно тестване. В крайна сметка, създаването на човешки костен мозък в лаборатория е постижение, което отваря нови пътища за изследвания и през следващите години би могъл да трансформира както разработването на лекарства, така и подхода към хематологичните заболявания.