Przełom w transplantologii: ludzkie organoidy nerkowe przeszczepione do świńskich nerek
Zespół badawczy kierowany przez Instytut Bioinżynierii Katalonii (IBEC) we współpracy z Instytutem Badań Biomedycznych w A Coruña (INIBIC) oraz międzynarodowymi ośrodkami opracował przełomową technologię umożliwiającą wytwarzanie ludzkich organoidów nerkowych w sposób skalowalny. Organoidy te można następnie łączyć z nerkami świń poza organizmem, a po połączeniu — przeszczepiać z powrotem do tego samego zwierzęcia w celu oceny ich przeżywalności i funkcji. Wyniki badań, opublikowane w czasopiśmie Nature Biomedical Engineering, stanowią ważny krok w kierunku medycyny regeneracyjnej i spersonalizowanej. Prace te torują drogę do zastosowania organoidów nerkowych pochodzących z ludzkich komórek macierzystych w przyszłych badaniach klinicznych terapii komórkowych.
Badaniami kierowała dr Núria Montserrat, która w czasie projektu była głównym badaczem w IBEC, a obecnie pełni funkcję minister nauki i szkolnictwa wyższego w rządzie Katalonii. Prace te są owocem ponad dekady badań nad bioinżynierią narządów i medycyną regeneracyjną. Zespół po raz pierwszy skutecznie połączył ludzkie organoidy nerkowe z żywymi nerkami świń, które były utrzymywane przy życiu i natleniane za pomocą maszyn do perfuzji normotermicznej — technologii powszechnie stosowanej na salach operacyjnych do przechowywania organów przed przeszczepem. Umożliwiło to naukowcom obserwację integracji i funkcji ludzkich komórek w czasie rzeczywistym.
„Nasze badania pokazują, że połączenie technologii organoidów i perfuzji ex vivo pozwala na prowadzenie precyzyjnych interwencji komórkowych w pełni kontrolowanych warunkach” – wyjaśnia dr Montserrat. – „Długofalowym celem jest regeneracja lub naprawa narządu jeszcze przed jego przeszczepieniem, co mogłoby skrócić czas oczekiwania pacjentów oraz zwiększyć liczbę narządów nadających się do transplantacji.”
Skonstruowana, bezpieczna i skalowalna technologia
Organoid nerkowy to trójwymiarowa struktura o mikrometrowych rozmiarach, hodowana w laboratorium z ludzkich komórek macierzystych. Choć nie stanowi pełnego narządu, odtwarza wiele jego struktur i funkcji. Dzięki temu organoidy pozwalają badać rozwój nerki, testować nowe leki, a w przyszłości mogą służyć do naprawy uszkodzonych tkanek lub poprawy funkcji narządów przeznaczonych do transplantacji.
W ramach pracy opracowano systematyczną, skalowalną metodę produkcji tysięcy ludzkich organoidów nerkowych z użyciem technik mikroagregacji i inżynierii genetycznej — po raz pierwszy w takiej formie.
„Pomimo ogromnego potencjału klinicznego organoidów, największym wyzwaniem było ich wytwarzanie w sposób powtarzalny, standaryzowany i przystępny kosztowo. Nasza metoda umożliwia generowanie tysięcy organoidów w krótkim czasie, w ściśle kontrolowanych warunkach, bez konieczności używania skomplikowanych komponentów. To otwiera drogę do zastosowań takich jak badania przesiewowe leków czy modelowanie chorób” – wyjaśnia dr Elena Garreta, współautorka badania i kierownik grupy badawczej Puripotency for Organ Regeneration w IBEC.
Przeszczep i integracja w nerkach świń
Organoidy wprowadzono do świńskich nerek przy użyciu maszyn perfuzyjnych, co umożliwiło pomiar parametrów fizjologicznych w czasie rzeczywistym i natychmiastowe wykrycie ewentualnych uszkodzeń lub odrzutu. Badania prowadzono zarówno ex vivo (poza organizmem), jak i in vivo (po przeszczepieniu do tego samego zwierzęcia).
Po 24 i 48 godzinach od transplantacji organoidy ludzkie pozostawały zintegrowane z tkanką nerkową świni, zachowując żywotność i nie wywołując znaczącej odpowiedzi immunologicznej. Nerki funkcjonowały prawidłowo, bez oznak toksyczności czy uszkodzenia.
Perspektywa regeneracji narządów przed transplantacją
Autorzy badania wskazują, że opracowana metodologia umożliwia przyszłościowo przygotowanie narządów przeznaczonych do przeszczepu poprzez ich „naprawę” jeszcze przed implantacją. Kluczowa była współpraca z INIBIC, Narodową Organizacją Transplantacyjną (ONT), Instytutem Zdrowia Carlosa III (ISCIII) oraz innymi ośrodkami, co pozwoliło przenieść eksperyment z poziomu laboratoryjnego na realistyczny model przedkliniczny chirurgiczny.
Projekt ma charakter wysoce interdyscyplinarny i obejmował współpracę licznych ośrodków w Hiszpanii, Belgii, Niderlandach, Stanach Zjednoczonych i innych krajach. W badaniu uczestniczyła również firma EBERS Medical Technology SL, producent maszyn perfuzyjnych wykorzystanych w eksperymentach.
Źródło: Nature Biomedical Engineering, „Systematic production of human kidney organoids for transplantation in porcine kidneys during ex vivo machine perfusion”
DOI: https://doi.org/10.1038/s41551-025-01542-1
