Wątroba to największy gruczoł w organizmie człowieka. Zbudowana jest z komórek zwanych hepatocytamihepatocytyhepatocytami. Uczestniczy w wielu przemianach biochemicznych oraz spełnia istotne dla życia funkcje. Narząd ten neutralizuje toksyny, np. alkohol, i metabolizuje leki, syntetyzuje ważne białka, takie jak albuminyalbuminyalbuminy i czynniki krzepnięcia, wytwarza żółć, biorącą udział w procesach trawienia tłuszczów, a także uczestniczy w termoregulacji organizmu. Co więcej, wątroba magazynuje niektóre witaminy oraz żelazo. Stanowi też magazyn glikogenu.

Alkohol, leki, wirusy czy toksyny zawarte w grzybach są jednymi z czynników, które mogą spowodować niewydolność wątroby. Schorzenie to istotnie obniża jakość życia, prowadzi do objawów wynikających z uszkodzenia układu nerwowego, a ostatecznie nawet do zgonu.

R2aP2JZ1myKZK

Grafika przedstawia przekrój poprzeczny przez marską wątrobę. W narządzie tym widoczne są różnej wielkości dziury, otoczone pasmami tkanki.

Wątroba ma dużą zdolność do regeneracji, ponieważ hepatocyty – komórki wątrobowe – mogą ulegać podziałom i odbudowywać strukturę tego narządu. Jednak uszkodzenia powstające w przebiegu zaawansowanych chorób wątroby upośledzają nie tylko jej funkcjonowanie, ale także możliwości regeneracyjne. W takim przypadku jedynym skutecznym sposobem leczenia jest przeszczep wątroby. Najczęściej narząd ten pobiera się od zmarłego niespokrewnionego dawcy, ale możliwe jest również przeszczepienie fragmentu wątroby od żyjącego spokrewnionego dawcy.

Uzyskanie narządu w chwili, gdy konieczny jest przeszczep, nie zawsze jest możliwe. Naprzeciw temu problemowi wychodzą inżynieria biomedycznainżynieria biomedycznainżynieria biomedyczna oraz biotechnologia medyczna – nauki interdyscyplinarne z pogranicza medycyny i biologii eksperymentalnej, wykorzystujące metody inżynierii genetycznej i wiedzę na temat biologii komórki w celu stworzenia nowych możliwości terapeutycznych. Coraz więcej badań naukowych w tych dziedzinach podejmuje temat zastosowania komórek macierzystych do otrzymywania narządów nadających się do przeszczepu, m.in. wątroby. Badania obejmują komórki macierzyste pobierane z krwi pępowinowej, z zarodków ludzkich, a także z komórek macierzystych dorosłego organizmu. Możliwe jest także pozyskanie w sposób sztuczny komórek macierzystych ze zróżnicowanych już komórek somatycznych.

R5mgaXnQjS8UI

Grafika przedstawia wątrobę człowieka. Jest to narząd kształtem przypominający trapez, składający się z płatów.

Naukowcy z Uniwersytetu Pittsburskiego (w Pittsburghu w Stanach Zjednoczonych, w stanie Pensylwania) intensywnie pracują, by w niedalekiej przyszłości wyhodowanie wątroby w laboratorium stało się możliwe. W ramach eksperymentu mającego na celu wytworzenie tzw. miniwątroby badacze pobrali od ochotników komórki skóry, które zmodyfikowali genetycznie w taki sposób, by wytworzyć indukowane pluripotencjalnepluripotencjalnośćpluripotencjalne komórki macierzystekomórki macierzystekomórki macierzyste (iPSC – induced pluripotent stem cells). Uzyskuje się je ze zróżnicowanych komórek somatycznych, w których za pomocą czynników transkrypcyjnychczynniki transkrypcyjneczynników transkrypcyjnych wymuszana jest aktywacja odpowiednich genów indukujących odróżnicowanieodróżnicowanieodróżnicowanie komórki. Ten rodzaj komórek macierzystych charakteryzuje się bardzo ważną właściwością – można z nich uzyskać dowolny rodzaj komórek, z wyjątkiem komórek łożyska.

Z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych badaczom udało się uzyskać komórki wątrobowe, czyli hepatocyty iPSC. Umieszczono je na tzw. rusztowaniu komórkowym, które otrzymano poprzez usunięcie z wątroby szczura jego komórek wątrobowych. Następnie wytworzono, również dzięki wykorzystaniu komórek macierzystych, układ naczyniowy z ludzkimi komórkami śródbłonka iPSC oraz sieć przewodów żółciowych z ludzkimi komórkami nabłonka żółciowego iPSC, aby wątroba mogła pełnić w organizmie swoje funkcje wydzielnicze. Tak wyhodowana ludzka wątroba, zawierająca wiele typów komórek, była testowana in vitroin vitroin vitro, a następnie in vivoin vivoin vivo. Narządy wszczepiono szczurom, u których działały w sposób zadowalający: były zdolne m.in. do syntetyzowania białek oraz kwasów żółciowych, co oznacza, że podjęły swoje typowe funkcje.

„Miniwątroby” nie były jednak niezawodne. Okazało się, że sieć naczyń krwionośnych, która łączyła wątrobę z układem krwionośnym organizmu szczura, nie była jeszcze odpowiednio dopracowana, co skutkowało epizodami niedokrwienia przeszczepionego narządu, a także wystąpieniem zakrzepicyzakrzepicazakrzepicy w jego naczyniach.

Zastosowanie komórek macierzystych w transplantologii czy medycynie regeneracyjnej budzi ogromne nadzieje. Terapie związane z ich wykorzystaniem wdrażane są w leczeniu pacjentów po oparzeniach i urazach skóry, z nowotworami (zwłaszcza krwi i układu limfatycznego) oraz z chorobami związanymi z brakiem lub niewłaściwym działaniem niektórych enzymów. Choć droga do uzyskania wątroby nadającej się do przeszczepiania ludziom jest jeszcze bardzo długa, to dotychczasowe opisane osiągnięcia w tej dziedzinie dają szansę na wyhodowanie w laboratorium ludzkiej wątroby, a także innych narządów.

Słownik