Organoidele de piele create în laborator oferă noi perspective asupra patologiei vasculare
O cercetare recentă a arătat că celulele vasculare sanguine care apar în stadiile incipiente ale organoizilor de piele cultivați în laborator au capacitatea de a forma rețele microvasculare complexe care cresc și se maturizează în timp.
Aceste structuri autoorganizate funcționează similar cu cele din pielea umană nativă, deoarece pot răspunde adecvat la compușii pe care corpul nostru îi eliberează în timpul inflamației și pot re-crește după leziuni. Studiul publicat în „The American Journal of Pathology” este primul care demonstrează răspunsurile microvasculare la stimuli inflamatori și la leziuni folosind acest sistem, având implicații majore pentru înțelegerea rolului critic al vaselor de sânge din piele în inflamație, reparare, regenerare și îmbătrânire.
Pielea este un organ extrem de complex, având o anatomie microscopică unică ce include o multitudine de tipuri de celule care colaborează pentru a-și îndeplini funcțiile de protecție. Milioane de oameni din întreaga lume trăiesc cu afecțiuni ale pielii determinate de inflamație, cum ar fi psoriazisul, precum și cu tulburări care le afectează capacitatea de a vindeca leziunile cutanate, precum bolile cardiovasculare și diabetul.
Cu câțiva ani în urmă, cercetătorii de la Boston Children’s Hospital au dezvoltat o procedură inovatoare folosind celule stem pentru a genera piele umană care formează păr în laborator, ceea ce a constituit un avans semnificativ în domeniile biologiei pielii și medicinei regenerative. Ca specialiști în patologia pielii și biologia celulelor stem, am dorit să utilizăm acești organoizi de piele — denumirea dată acestor sisteme multicelulare autoorganizate care replică multe dintre caracteristicile anatomice și funcțiile biologice ale unui organ în dezvoltare în corp — în laboratorul nostru pentru a studia dezvoltarea pielii și bolile asociate.
Cercetătorii au descoperit că celulele endoteliale vasculare se dezvoltă încă din primele șase zile ale procesului de diferențiere a organoizilor și persistă timp de luni de zile. Aceștia au descoperit că organoizii de piele produc mai multe molecule importante pentru inițierea și menținerea creșterii vaselor de sânge mici, iar pe măsură ce organoizii continuă să crească în dimensiune și complexitate, vasele lor se maturizează și sunt progresiv înconjurate de celule de sprijin care le stabilizează, similar cu pielea umană nativă.
Factorii moleculari care declanșează inflamația au determinat organoizii de piele să activeze vasele de sânge și țesuturile înconjurătoare să exprime proteine necesare pentru orientarea celulelor imune (ghidarea acestora spre locul infecției) și funcționarea în țesuturile inflamate. Aceste declanșatoare au dus, de asemenea, la eliberarea unor mediatori inflamatori suplimentari din organoizi. În final, cercetătorii au demonstrat că vasele de sânge ale organoizilor de piele pot re-crește după leziuni traumatice cauzate de obiecte ascuțite.
„Am fost intriguți să observăm că vasele organoidului de piele prezentau o semnătură moleculară a arteriolelor mici, dar nu și a venelor sau a vaselor limfatice. Așadar, deși acest sistem seamănă puternic cu pielea umană nativă în multe privințe, rămâne imperfect. Ceea ce este de spus, microvasculopatia implicând arterioles mici, așa cum apare în diabet, este o aplicație viitoare potențial fertilă pentru modelul nostru. Descoperirile noastre oferă oportunități interesante de a explora factorii suplimentari care controlează dezvoltarea vasculară în piele, în timp ce rafinăm în continuare sistemul”, a declarat Anthony R. Sheets.
NIH și FDA au anunțat recent inițiative pentru a sprijini crearea unor modele sofisticate care reflectă mai precis bolile umane. Această lucrare contribuie la tranziția de la modelele animale, demonstrând similitudinile funcționale între organoizii de piele derivați din celule stem și pielea umană nativă. În general, descoperirile studiului sugerează că sistemul organoidului de piele poate fi utilizat pentru a studia în continuare căile care controlează creșterea și funcția vaselor de sânge din piele în sănătate și boală. Modificarea terapeutică a acestor semnale va avea potențialul de a rezolva afecțiunile inflamatorii ale pielii și de a restabili capacitatea de vindecare la pacienții cu răni cronice.
„Lucrările noastre oferă un model nou pentru studierea patologiei vaselor de sânge in vitro într-un microambient tridimensional intact. Capacitatea de a investiga acum ex vivo formarea, fiziologia și patologia vaselor de sânge cutanate critice în cadrul unui microambient tisular intact este potențial transformatoare pentru înțelegerea patobiologiei celui mai mare și important organ de protecție al nostru”, a conchis Murphy.
