Инженеры из Корнелльского Университета создали функционирующий искусственный иммунный орган, который вырабатывает антитела и работу которого можно контролировать в лабораторных условиях вне живого организма. Созданный орган может найти много областей применения, начиная от быстрого производства иммунотерапевтических лекарств до исследований рака или инфекционных заболеваний человека. Результаты исследования были опубликованы онлайн в журнале Biomaterials.
Первый в своем роде иммунный органоид был создан в лаборатории Анкура Сайнга, доцента механической и аэрокосмической инженерии, который применяет инженерные принципы при изучении и воздействии на иммунную систему человека.
Прототипом при создании синтетического иммунного органа стили вторичные органы иммунной системы, в частности, лимфатический узел и селезенка. Органоид состоит из биоматериала на основе желатина, армированного наночастицами и засеянного клетками, и в нем имитируется анатомическое микроокружение лимфоидной ткани. Как и настоящий иммунный орган, органоид превращает В-клетки (синтезирующие антитела для борьбы с инфекционными патогенами) в герминативные центры, представляющие собой кластеры В-клеток, которые активируют, производят антитела и видоизменяют гены антител при атаке на человеческий организм. Герминативные центры являются признаком развития инфекции в организме и отсутствуют в здоровых иммунных органах.
Инженеры продемонстрировали, что они могут контролировать иммунный ответ в искусственном иммунном органе и регулировать скорость пролиферации В-клеток, их активацию и изменение типа вырабатываемых ими антител. Согласно полученным данным, трехмерный орган превосходит существующие двухмерные культуры и может в 100 раз быстрее производить активированные В-клетки.
Иммунный орган, созданный из гидрогеля, представляет собой мягкий нанокомпозитный биоматериал. Инженеры усилили материал с помощью силикатных наночастиц с целью предотвращения плавления материала при физиологически значимой температуре в 98,6 F (37°C) градусов.
Созданный орган поможет расширить представление ученых о функциях В-клеток, особенно при проведении исследований, которые традиционно основываются на изучении развития и созревания В-клеток у животных.
По словам Сайнга, орган можно использовать для изучения специфичных инфекций, например, лихорадки Эбола и ВИЧ, а также механизмов, помогающих организму производить антитела для борьбы с этими патогенами. Орган также можно использовать для быстрого синтеза иммунотерапевтических препаратов и тестирования токсичных химических веществ и факторов окружающей среды, которые способствуют развитию инфекции или нарушению функционирования органов.
Процесс превращения В-клеток в герминативные центры мало изучен. Известно, что генетические дефекты могут приводить к нарушению дифференцировки В-клеток, а также к злокачественной трансформации В-клеток или их предшественников, в результате чего у человека может возникнуть рак крови.
«В долгосрочной перспективе мы ожидаем, что способность управлять иммунной реакцией ex vivo с контролируемой скоростью позволит нам воспроизводить иммунологические события с регулируемыми параметрами, что улучшит механистическое понимание развития В-клеток и возникновения опухолей из В-клеток, а также поможет проводить скрининг и транслировать в клинику новые классы лекарственных препаратов», – говорит Сайнг.
Источник: CBIO.RU
