Органоиды стали важным инструментом для изучения многих болезненных процессов и тестирования потенциальных лекарств. Теперь их используют удивительным и неожиданным образом: для производства змеиного яда. 23 января в журнале Cell исследователи сообщают, что они создали органоиды ядовитых желез капской коралловой змеи (Aspidelaps lubricus cowlesi) и что эти железы способны производить яд.
"Ежегодно от укусов змей умирает более 100 000 человек, в основном в развивающихся странах. Тем не менее, методы производства противоядия не изменились с 19-го века, - говорит старший автор Ганс Клеверс из Института биологии развития и исследований стволовых клеток им. Хубрехта в Утрехтском университете в Нидерландах. - Ясно, что существует огромная неудовлетворенная медицинская потребность в новые методы лечения."
Он добавляет: «Яд каждой змеи содержит десятки различных компонентов. Это чрезвычайно мощные молекулы, которые предназначены для того, чтобы не дать жертве убежать. Они воздействуют на такие различные системы, как мозг, нервно-мышечные соединения, свертывание крови, и многое другое. Многие из них потенциально могут применяться для биоразведки новых лекарств».
Лаборатория Клеверса традиционно фокусируется на органоидах, сделанных из клеток человека и мыши. Но некоторые из его учеников решили изучить стволовые клетки и разработать органоиды рептилий. «Это область, которой не существует, поэтому они подумали, что было бы интересно изучить самый культовый орган рептилий - железу змеиного яда», - говорит он.«Как только мы вырастили ядовитые железы в виде органоидов, мы поняли, что они производят много яда».
Исследователи начали с коралловой змеи Кейптауна, потому что они знали заводчика, который мог предоставить несколько оплодотворенных яиц. Змеи были извлечены из яиц перед вылуплением, а небольшие кусочки ткани были удалены из различных органов и помещены в гели вместе с факторами роста. В дополнение к ядовитым железам исследователи также изготовили органоиды змеиной печени, поджелудочной железы и кишечника.
«Было трудно выделить стволовые клетки этих змей, потому что мы не знаем, как они выглядят», - объясняет Клеверс. «Но оказалось, что нам это и не нужно. Вскоре клетки начали делиться и формировать структуры». На самом деле, говорит он, органоиды ядовитых желез росли так быстро, что всего за одну неделю они смогли разбить их на части и заново засеять, создав сотни пластин за два месяца. Он отмечает, что если бы его можно было коммерциализировать, этот метод был бы намного эффективнее, чем способ производства яда в настоящее время - выращивание змей на фермах и доение их желез.
Исследователи смогли идентифицировать как минимум четыре различных типа клеток в органоидах ядовитых желез. Они подтвердили, что полученные пептиды яда были биологически активными и напоминали компоненты яда живых змей.
Задачей работы было определение уровней экспрессии генов в органоидах ядовитых желез. «Геномы большинства змей не были аннотированы, - говорит Клеверс. Исследователи смогли идентифицировать определенные гены, которые были активны в условиях экспансии, предполагая, что эти пути, включая наиболее важный путь Wnt, могут играть роль в росте стволовых клеток рептилий..
Одним из участников исследования был Фрик Вонк, герпетолог и известный голландский телеведущий, которого Клеверс называет «голландским Стивом Ирвином». Вонк связан с Лейденским университетом и Центром биоразнообразия Naturalis.