Forskare skapar mänsklig matstrupe först i stamceller
För första gången har forskare lyckats skapa en mänsklig matstrupe i laboratoriet. Detta kan bana väg för nya, regenerativa behandlingar.
Matstrupen är det muskulösa röret som flyttar maten och vätskorna vi tar i halsen hela vägen till magen.
Detta organ är tillverkat av olika typer av vävnad, inklusive muskler, bindväv och slemhinnor.
Forskare vid Cincinnati Children's Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) i Ohio har artificiellt odlat dessa vävnader i laboratoriet med pluripotenta stamceller, eller stamceller som kan ha någon form och skapa vilken vävnad som helst i kroppen.
Teamet - som leddes av Jim Wells, Ph.D., vetenskaplig chef på CuSTOM - växte fullformad mänsklig matstrupe i laboratoriet och redogjorde för sina resultat i en artikel publicerad i tidskriften. Cellstamcell.
Såvitt de vet är detta första gången som en sådan prestation uppnås med endast pluripotenta stamceller.
Laboratorievuxna matstruper organoider kan hjälpa till att behandla en rad tillstånd, såsom matstrupscancer och gastroesofagus refluxsjukdom (GERD).
De kan också hjälpa till att behandla mer sällsynta medfödda sjukdomar, såsom esofageal atresi (ett tillstånd där den övre matstrupen inte ansluter till den nedre matstrupen) och matstrupen achalasi (där matstrupen inte dras samman och så inte kan passera mat).
Enligt nyligen gjorda uppskattningar påverkar GERD - även kallat surt återflöde - cirka 20 procent av USA: s befolkning. År 2018 kommer över 17000 personer i USA att utveckla matstrupscancer.
Som Wells och teamet förklarar i sitt papper, bidrar en fullständig funktionell modell av den mänskliga matstrupen - i form av en laboratorievuxen organoid - till en bättre förståelse för dessa sjukdomar.
Resultaten kan också leda till bättre behandlingar med regenerativ medicin.
Nyckelprotein hjälper forskare att växa matstrupen
När de försökte bilda organoiderna fokuserade Wells och teamet på ett protein som heter Sox2 och genen som kodar det. Tidigare forskning har visat att störningar i detta protein leder till en rad esofagusförhållanden.
Forskarna odlade mänskliga vävnadsceller, såväl som celler från vävnader hos möss och grodor, för att närmare undersöka rollen av Sox2 i matstruens embryonala utveckling.
Teamet avslöjade att Sox2 driver bildandet av matstrupsceller genom att hämma en annan genetisk väg som skulle "berätta" stamceller att bildas till andningsceller istället.
De ville också studera effekterna av Sox2-deprivation i dessa viktiga utvecklingsstadier. Experimentet avslöjade att förlusten av Sox2 resulterade i en form av esofageal atresi hos mössen.
Slutligen kunde de skapa esofagusorganoider som var 300–800 mikrometer långa efter två månader. Forskarna testade sedan sammansättningen av de laboratorievuxna vävnaderna och jämförde den med den hos mänsklig esofagusvävnad erhållen från biopsier.
Wells och team rapporterar att de två typerna av vävnad hade en mycket lik sammansättning. Wells kommenterar organoidernas kliniska betydelse och säger:
"Förutom att vara en ny modell för att studera fosterskador som esofageal atresi, kan organoiderna användas för att studera sjukdomar som eosinofil esofagit och Barretts metaplasi, eller till biotekniker genetiskt matchad matstrupsvävnad för enskilda patienter."
"Störningar i matstrupen och luftstrupen är vanligt förekommande hos människor att organoida modeller av mänsklig matstrupe kan vara mycket fördelaktiga."
Jim Wells, Ph.D.
