Organoizi hepatici complecși, creaţi din celule prelevate de la pacienţi, reproduc acum mult mai fidel o regiune esenţială a ficatului uman și pot accelera dezvoltarea tratamentelor personalizate pentru bolile hepatice.

Bolile ficatului, cum ar fi ciroza, steatoza hepatică sau hepatita, continuă să fie o provocare majoră la nivel mondial, iar cercetătorii caută metode cât mai apropiate de realitatea biologică umană pentru a le înțelege și trata mai eficient. Recent, a fost dezvoltat un model avansat de laborator, format din celule umane recoltate de la pacienţi, care reușește să reproducă structura și interacțiunile celulare dintr-o zonă cheie a ficatului, facilitând astfel cercetarea în domeniul transplantului hepatic.

Dincolo de limitele vechilor modele de ficat

Bolile hepatice provoacă anual peste două milioane de decese la nivel global. Studiile pe animale au adus informații valoroase, dar rezultatele nu se potrivesc mereu cu ceea ce se întâmplă la oameni. Aceasta este una dintre cele mai mari probleme în cercetarea bolilor ficatului, unde modelele preclinice nu reflectă fidel fiziologia umană.

Modelele anterioare de ficat uman nu reușeau să redea complexitatea reală a organului. De obicei, foloseau un singur tip de celulă sau nu reproduceau arhitectura specifică unor regiuni importante, cum este zona periportală, esenţială pentru funcţionarea corectă a ficatului și pentru procese precum detoxifierea și metabolismul hepatic.

Până recent, nu exista un model 3D destul de complex pentru țesutul hepatic uman adult care să redea fidel interacţiunile celulare din zona periportală. Această lipsă a îngreunat mult cercetarea și dezvoltarea de tratamente noi pentru bolile ficatului, inclusiv testarea unor terapii inovatoare.

Un pas nou în laboratorul de cercetare

Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Biologie Celulară și Genetică din Dresda au făcut progrese importante. După ce au creat un model cu două tipuri de celule în 2021 și apoi unul la șoareci cu trei tipuri de celule, acum au reușit să dezvolte un organoid hepatic periportal uman complex, adaptat fiecărui pacient, prezentat într-un studiu publicat în revista Nature.

Noul model conţine trei tipuri cheie de celule: colangiocite (celulele canalelor biliare), celule mezenchimale hepatice (celule de suport) și hepatocite (celulele principale ale ficatului). Aceste celule au fost recoltate de la 28 de pacienţi diferiţi, ceea ce permite studierea variabilităţii genetice și a răspunsului individual la tratamente.

Procesul de asamblare a fost comparat de cercetători cu un model asemănător jocului de Lego , unde mai multe tipuri de celule sunt combinate și apoi se auto-organizează în structuri tridimensionale. Aceste structuri reproduc în laborator organizarea și interacţiunile celulare din organism, facilitând modelarea bolilor hepatice.

Cum au reușit să cultive celulele necesare

După ce au primit ţesut hepatic de la pacienţi, furnizat de UKD Dresda și de Clinica de Chirurgie Viscerală, de Transplant, Toracică și Vasculară din cadrul Universităţii din Leipzig, cercetătorii au separat tipurile celulare și le-au multiplicat în cultură. Obţinerea unui număr suficient de hepatocite viabile a fost o provocare, dar specialiștii au ajustat treptat condiţiile de cultură până au găsit formula potrivită, folosind tehnici de biotehnologie avansată.

Rezultatul a fost un model care include toate cele trei tipuri de celule importante pentru zona periportală a ficatului, ceea ce nu fusese posibil până acum la țesutul hepatic uman adult. Acest model permite testarea toxicității medicamentelor și investigarea mecanismelor de regenerare hepatică.

Descoperiri care schimbă modul de lucru în laborator

Un element cheie al acestui model este prezenţa canaliculelor biliare, structuri care asigură drenajul bilei către canalul biliar în regiunea periportală. Dacă acest sistem nu funcţionează corect, pot apărea leziuni hepatice și boli grave ale ficatului, inclusiv colestaza.

Studiul prezintă primul model complex de ficat uman realizat în afara organismului, care include căi biliare funcţionale. Modelul păstrează particularităţile fiecărui pacient și caracteristicile structurale și funcționale esenţiale ale regiunii periportale, fiind util pentru medicina personalizată.

Cercetătorii subliniază că acest model permite studierea detaliată a diferitelor componente ale ficatului în laborator. Astfel, se poate vedea cum colaborează celulele într-un ficat sănătos și ce se întâmplă când aceste relaţii sunt afectate, de exemplu în cazul fibrozei biliare sau al inflamaţiei hepatice.

Echipa a reușit să depășească o provocare considerată mult timp imposibilă: reconstruirea organizării multicelulare și a interacțiunilor celulare din zona periportală în afara organismului, deschizând drumuri noi pentru cercetarea biomedicală.

Noi orizonturi pentru diagnostic și tratamente

Autorii studiului consideră că acești organoizi hepatici ar putea schimba modul în care sunt studiate și tratate bolile ficatului. Potenţialul lor este foarte mare. Organoizii ar putea ajuta la:

  • dezvoltarea unor teste de diagnostic mai precise și moderne, inclusiv pentru screeningul cancerului hepatic;
  • testarea siguranţei și eficacităţii unor noi medicamente într-un mediu apropiat de cel uman;
  • evaluarea toxicității medicamentelor pentru ficat, inclusiv a efectelor adverse ale unor substanțe chimice;
  • crearea de tratamente personalizate pentru fiecare pacient cu boală hepatică.

Pe baza acestor modele, cercetătorii au construit o biobancă vie cu organoizi hepatici de la cei 28 de pacienți. Acești organoizi pot fi congelați și reactivaţi oricând este nevoie pentru cercetări sau teste suplimentare, sprijinind dezvoltarea de terapii celulare și studii de farmacogenetică.

Dezvoltarea acestui model a fost posibilă datorită colaborării dintre cercetători, medici și specialiști din laboratoare din Leipzig și Dresda. Acest pas deschide noi perspective pentru medicina personalizată în bolile ficatului și pentru prevenirea complicaţiilor severe.

Studiul aduce speranţă pentru îmbunătăţirea tratamentului și monitorizării bolilor hepatice, iar cercetătorii sunt optimiști că aceste modele vor contribui la descoperirea unor soluţii mai bune pentru pacienți în viitorul apropiat.