Новый подход к лечению атрезии желчевыводящих путей

Атрезия желчевыводящих путей является редкой врожденной патологией, основной причиной терминальной стадии фиброза печени у детей, при которой маленькие пациенты нуждаются в пересадке печени. Несмотря на многолетние исследования по всему миру, ученые до сих пор не нашли способа предотвратить это заболевание.

Новое исследование, проведенное экспертами по заболеваниям печени в Медицинском детском центре Цинциннати, раскрывает новые подробности этого недуга, которые указывают на совершенно новый подход к лечению. Открытия, опубликованные 15 августа 2021 года в журнале «Hepatology», стали возможными благодаря тому, что команде удалось вырастить функциональные желчные органоиды из пораженных тканей.

«Мы вырастили эти органоиды без каких-либо генетических манипуляций, из клеток, растущих из биопсий печени, – говорят Пранав Шивакумар, доктор философии, и Хорхе Безерра, доктор медицины, из отделения гастроэнтерологии, гепатологии и питания Детского центра Цинциннати и старшие авторы исследования. – Это важно, потому что мы смогли изучить функционирующие человеческие ткани у маленьких детей, а не полагаться на фиксированные образцы клеток или модели мышей, которые не полностью имитируют человеческое заболевание».

Наблюдение за болезненным процессом

Сравнивая поражённые органоиды с другими, выращенными из здоровых образцов печени, исследователи обнаружили несколько структурных дефектов, возникающих в клетках, которые образуют крошечные трубочки, выводящие желчные кислоты из печени – важный аспект процесса пищеварения.

Здоровые желчные органоиды образуют сферы из плотно связанных клеток, которые принимают форму, очень похожую на конфетную кукурузу. Эта форма помогает клеткам ориентироваться для развития внутренней и внешней поверхностей с различными функциями. Верхний конец ячеек направлен внутрь, причем каждая ячейка вытягивает похожую на волос ресничку в центр сферы. Более широкие нижние концы ячеек образуют защитный внешний слой.

Однако клетки в пораженных органоидах формировали неорганизованные оболочки. Некоторые клетки были перевернуты так, что их реснички были направлены наружу. Между тем, вместо плотных герметичных связей между ячейками, на подкладке были неравномерные зазоры между ячейками, которые позволяли внешним материалам проникать внутрь.

«Подкладка из этих эпителиальных клеток образует желчный проток, который обеспечивает нормальный поток желчи из печени в кишечник и предотвращает повреждение стенок желчных протоков транспортируемыми ими желчными кислотами. Если подкладка не герметична, она позволяет желчным кислотам и другим субстратам просачиваться в стенку протока, что раздражает клетки и приводит к воспалению, разрушающему желчевыводящую систему. Когда это происходит, в печени развивается фиброз, который может прогрессировать до печеночной недостаточности у детей», – говорит Хорхе Безерра, доктор медицинских наук, отделение гастроэнтерологии, гепатологии и питания в Детской больнице Цинциннати.

Спасение дефектных протоков возможно

Демонстрация проблемы проницаемости само по себе было прорывом, ставшим возможным только благодаря изучению функционирующих органоидов. У людей этот сбой может начаться на ранней стадии развития плода, задолго до того, как можно будет собрать образцы ткани для выявления плохого образования протоков.

Изучая органоиды, исследователи обнаружили различия в передаче сигналов клетками между больными и здоровыми органоидами, которые могут быть причиной аномалий в формировании органоидов желчных путей. Эти сигналы были связаны с фактором роста фибробластов-2 (FGF2) и эпидермальным фактором роста (EGF).

«Когда мы активировали эти пути, мы увидели, что намного больше клеток в пораженных органоидах развивались правильно. Обработанные органоиды не были идеальными, но они были намного ближе к норме, что говорит о том, что они могли бы поддерживать адекватную функцию печени», – говорит Шивакумар.

В исследовании сообщается, что при лечении EGF и FGF2 органоиды атрезии желчных путей показали улучшенную полярность, сниженную проницаемость и выраженные биомаркеры, указывающие на почти нормальную функцию.

В исследовательскую группу, добившуюся этого успеха, входят первый автор Сурья Амарачинта, доктор медицинских наук, и соавтор Пранавкумар Шивакумар, доктор фармацевтических и медицинских наук из Медицинского центра Цинциннати. Команда также сотрудничала с коллегами из больниц Университета Сунь Ятсена (Гуанчжоу, Китай).

Следующие шаги

По словам Безерры, необходимо еще несколько шагов, чтобы использовать это лабораторное открытие в лечении.

• Исследователи начали работу, чтобы подтвердить, что у детей с атрезией желчевыводящих путей также наблюдаются пониженная регуляция путей FGF2 и EGF.
• Команде также необходимо определить, существуют ли препараты, активирующие FGF2 и EGF, особенно в желчных протоках, которые также были бы безопасны для младенцев. Если нет, возможно, будет разработан новый препарат.
• В конечном счете, любое потенциальное лечение потребует клинических испытаний, чтобы определить, изменяет ли лечение результаты, такие как резкое подавление прогрессирующего фиброза с целью избежать пересадки печени.