"Tunas" hati - sekelompok tisu hati manusia tiga dimensi berfungsi secara fungsional-tumbuh dari campuran sel stem. Gambar oleh Takanori Takebe
Jika anda mengalami kegagalan hati dan memerlukan transplantasi, kemungkinannya adalah suram. Kegagalan hati akut dapat menyebabkan kematian dalam beberapa bulan atau minggu dari gejala masa pertama muncul, dan peluang untuk mendapatkan pemindahan hati adalah tipis - terdapat hampir 17, 000 orang di Amerika Syarikat yang sedang menunggu hati sekarang dan waktu menunggu purata dapat mendekati setahun dalam panjang.
Inilah sebabnya para saintis berusaha untuk mencari cara alternatif untuk menghasilkan pengganti, kebanyakannya dengan memanipulasi sel induk yang dicetuskan untuk membangunkan tisu hati. Baru-baru ini, satu pasukan saintis dari Jepun mengambil langkah besar ke arah matlamat ini, menggunakan sel stem untuk tumbuh kecil, benjolan asas hati yang berfungsi dengan berkesan apabila ditanamkan pada tikus, menghasilkan protein dan menyaring bahan kimia seperti biasa.
Kumpulan itu menyampaikan laporan awal kejayaan mereka tahun lepas di mesyuarat tahunan Persatuan Antarabangsa untuk Penyelidikan Stem Cell, tetapi tidak mendedahkan butiran lengkap sehingga hari ini, dalam sebuah kajian yang diterbitkan di Alam . Walaupun jauh dari kaedah tertentu, mereka akan menghasilkan hati pengganti-dan walaupun ia berlaku, ia akan bertahun-tahun sebelum ia terbukti selamat dan berkesan untuk manusia-pencapaian itu merupakan organ manusia yang berfungsi pertama, walaupun kecil- skala, yang ditanam semata-mata daripada sel stem.
Para penyelidik, yang diketuai oleh Takanori Takebe dari Yokohama City University, bekerja dengan sel stem pluripoten yang diinduksi, seperti sel stem embrionik di mana mereka mampu mengembangkan ke dalam mana-mana jenis tisu manusia yang mungkin, tetapi dihasilkan oleh memanipulasi sel-sel somatik dewasa biasa . Kerana kebimbangan etika yang berkaitan dengan penuaian sel-sel stem dari embrio manusia-bersama-sama dengan hakikat bahawa, di Amerika Syarikat, terdapat banyak larangan undang-undang terhadap melakukan begitu-paling saintis di lapangan kini menggunakan sel-sel induk seperti ini.
Para saintis mula menggunakan isyarat kimia tertentu untuk menggalakkan sel-sel stem ini, berkembang dalam hidangan petri, untuk berkembang menjadi sel-sel hati umum yang dikenali sebagai hepatosit, seperti yang telah dilakukan dalam penyelidikan sebelum mereka. Walau bagaimanapun, trik sebenar mereka adalah apa yang akan datang. Untuk meniru perkembangan tisu hati dalam embrio manusia biasa, mereka bercampur-campur dalam dua jenis sel lain: sel endothelial (yang melekat dalam saluran darah) dan sel stem mesenchymal (yang boleh berkembang menjadi lemak, tulang rawan atau tulang).
Semua sel-sel ini diletakkan dalam susunan dua dimensi dalam hidangan petri, tetapi selama dua hari berikutnya, mereka mengatur diri ke dalam "tunas" hati tiga dimensi, yang kira-kira lima milimeter panjang dan menyerupai fasa awal perkembangan hati dalam embrio manusia yang sihat, kira-kira lima minggu selepas persenyawaan. Di bawah mikroskop, tunas telah ditunjukkan mempunyai gabungan organisma hepatosit dan pembuluh darah yang sama seperti biasa dalam tisu hati.
Pasukan itu dilaporkan cuba beratus-ratus jenis kombinasi jenis sel yang ditambahkan pada tahap yang berbeza dan dalam jumlah yang berlainan sebelum tiba di koktail yang tepat yang menyebabkan pertumbuhan tunas hati, proses yang mengambil lebih dari satu tahun. Mereka melancarkan video selang masa yang menunjukkan campuran sel yang berjaya secara spontan menyerap nutrien dan berkembang menjadi tunas hati (versi khusus yang bernama ditunjukkan di sebelah kiri):
Mereka meletakkan tunas hati ini untuk menguji dengan menanamkannya pada tikus, sama ada di dalam rongga abdomen atau di tengkorak mereka. Pelbagai ujian menunjukkan bahawa hati-hati ini mampu melaksanakan semua fungsi yang sama seperti hati manusia yang matang-menghasilkan protein yang sama, menapis semua bahan yang sama dan, secara terpenting, memetabolisme bahan kimia tertentu yang tisu hati manusia biasanya boleh berurusan tetapi tetikus tisu hati tidak boleh.
Masih terdapat banyak penyelidikan yang diperlukan sebelum proses semacam ini dapat digunakan untuk menghasilkan tisu hati pengganti untuk manusia-Takebe meneka bahawa ia akan kira-kira sepuluh tahun sebelum ujian klinik manusia pertama dapat dimulakan. Bagi para penyelidik, langkah-langkah seterusnya adalah menimbulkan tunas hati yang menyerupai tisu hati yang normal lebih rapat (lengkap dengan saluran empedu dan struktur lain) dan menghasilkan bilangan tunas yang lebih besar, kerana mereka menganggarkan bahawa di suatu tempat pada urutan puluhan ribu diperlukan untuk mengembangkan satu hati, organ dalaman tubuh manusia yang terbesar.
Mungkin aspek yang paling menarik dalam penyelidikan ini, sememangnya adalah keupayaan universiti: Para penyelidik berspekulasi bahawa kaedah semacam ini boleh digunakan untuk mengembangkan pelbagai jenis tisu organ, termasuk pankreas dan ginjal. Dalam jangka pendek, teknik ini juga boleh mempunyai aplikasi inovatif-contohnya, tunas hati sahaja boleh digunakan untuk menguji ketoksikan ubat dalam pembangunan, kerana struktur dalaman organ sepenuhnya tidak diperlukan untuk menentukan bahan kimia mana yang tidak dapat dipecahkan turun di dalam badan.
