Исследователи из ETH Zurich разрабатывают модель в лаборатории, созданную из клеток человеческого грудного молока. Они надеются, что это поможет им понять, как вырабатывается грудное молоко — малоизученная область женской биологии.
Грудное молоко человека уникально адаптировано для удовлетворения пищевых потребностей младенца. Удивительно, но мы до сих пор мало знаем о том, как оно вообще образуется в груди. Команда исследователей из ETH Zurich под руководством Марси Зеноби-Вонг, профессора тканевой инженерии и биофабрикации, хочет это изменить.
В лаборатории Зеноби-Вонг и её команда создали миниатюрные копии лактирующей ткани молочной железы. Для этого они выделили клетки из человеческого грудного молока, которые естественным образом присутствуют в молоке. Некоторые клетки из лактирующей ткани молочной железы и так называемые лактоциты — клетки в ткани молочной железы, которые производят молоко — попадают в грудное молоко во время лактации.
Центральным элементом исследовательского проекта является новая модель ткани, созданная исследователями с использованием специального процесса световой печати. Процесс объёмной биопечати включает в себя лазерный луч, который направляется в жидкость под разными углами. Затем жидкость затвердевает именно там, где накапливается доза света. За несколько секунд образуются небольшие структуры, похожие на настоящие молочные протоки и альвеолы, где в груди вырабатывается молоко. Используемый материал получен из ткани коровьего вымени и содержит компоненты, аналогичные ткани молочной железы человека.
Исследователи заселили эти мини-молочные протоки клетками, которые они извлекли непосредственно из человеческого грудного молока. Эти так называемые эпителиальные клетки молочной железы образовали плотный слой клеток на внутренней стенке молочных протоков. Как смогли продемонстрировать исследователи, это привело к образованию функциональной ткани: клетки начали вырабатывать типичные компоненты молока, такие как β-казеин и жировые глобулы молока.
«Потребовалось несколько попыток, чтобы выяснить, как мы можем добиться наилучшего роста клеток. Многие мои коллеги были удивлены, узнав, что эпителиальные клетки молока вообще могут расти», — говорит Амелия Хазенауэр, докторант в команде Зеноби-Вонг и первый автор исследования, опубликованного в журнале Science Advances.
Несмотря на впечатляющие результаты, исследователи подчёркивают, что они ещё не производят полноценное грудное молоко: «Мы определили первые компоненты, но молоко состоит из сотен различных компонентов, включая сложные сахара, белки, липиды, иммунные клетки и живые микроорганизмы», — говорит Зеноби-Вонг.
Хазенауэр добавляет: «Прежде всего, наша модель клеточной культуры предназначена для того, чтобы помочь нам лучше понять процесс лактации. Я знаю многих женщин, которые испытывали трудности с грудным вскармливанием. Наша модель однажды может помочь найти ответы».
Модель — это ключевой шаг вперёд для исследований. Она позволяет впервые наблюдать за лактирующими клетками и манипулировать ими в контролируемых условиях в лаборатории. Это открывает ряд возможностей. Помимо исследований лактации, другие возможные области для изучения — это влияние лекарств и химических веществ на лактацию и моделирование рака молочной железы.
«Следующий шаг — увеличить производительность сбора молока, что достижимо с помощью 3D-печати», — говорит Зеноби-Вонг.
Работа исследовательской группы Зеноби-Вонг является примером того, как мало научных исследований было проведено по определённым процессам в женском организме. Такие модели, как новая печать ткани молочной железы, могут изменить ситуацию. Потому что, в отличие от многих других биомедицинских исследований, это исследование основано не на инвазивной хирургии или экспериментах на животных, а на клетках, которые естественным образом присутствуют в грудном молоке. Это делает его более лёгким, этически оправданным и доступным для таких исследований.
Оба исследователя надеются, что их работа привлечёт больше внимания не только к теме лактации, но и ко всему спектру давно забытых областей женского здоровья. «Есть так много вопросов, на которые нет ответов, от эндометриоза до мастита и проблем с фертильностью», — говорит Зеноби-Вонг. «Всё это требует большего научного внимания».
Предоставлено ETH Zurich.