Ученые под руководством  научного директора Центра Макса Дельбрюка Майке Сандер разработали васкуляризированную органоидную модель клеток поджелудочной железы, секретирующих гормоны.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Developmental Cell, обещают улучшить исследования в области диабета и клеточной терапии.

Ученые впервые разработали органоидную модель островков поджелудочной железы, полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека (SC-islets), с интегрированной сосудистой сетью. Островки - это скопления клеток в поджелудочной железе, в которых находятся несколько различных типов клеток, секретирующих гормоны, включая бета-клетки, продуцирующие инсулин. Исследователи обнаружили, что островковые органоиды с кровеносными сосудами содержат большее количество зрелых бета-клеток и выделяют больше инсулина, чем их неваскуляризированные аналоги. Васкуляризованные органоиды более точно имитировали островковые клетки, обнаруженные в организме.

Когда исследователи сравнили васкуляризированные и неваскуляризированные органоиды, они обнаружили, что первые выделяют больше инсулина при воздействии высоких уровней глюкозы.

Затем ученые  решили изучить, как именно сосудистая сеть помогает органоидам созревать. Они обнаружили два ключевых механизма: эндотелиальные клетки и фибробласты помогают создавать внеклеточный матрикс – сеть из белков и углеводов на поверхности клеток. Формирование матрикса само по себе является сигналом к созреванию клеток. Во-вторых, эндотелиальные клетки выделяют костный морфогенетический белок (BMP), который, в свою очередь, стимулирует созревание бета-клеток. Понимая, что механические воздействия также стимулируют секрецию инсулина, команда ученых интегрировала органоиды в микрожидкостные устройства, позволяющие подавать питательную среду непосредственно через их сосудистую сеть. Они обнаружили, что доля зрелых бета-клеток увеличилась еще больше.

Теперь ученые планируют использовать васкуляризированные органоидные модели SC-островков для изучения диабета 1-го типа, который вызывается иммунными клетками, атакующими и разрушающими бета–клетки поджелудочной железы, в отличие от диабета 2-го типа, при котором поджелудочная железа со временем вырабатывает меньше инсулина, а клетки организма становятся устойчивыми к воздействию инсулина.

Они выращивают васкуляризированные органоиды из клеток пациентов с сахарным диабетом 1 типа.