От човешки ембрионални стволови клетки е отгледана ретина

Човешките стволови клетки спонтанно образуват тъкан, която се развива в ретината, тъканта в окото, която ни позволява да виждаме, според статия, публикувана в списанието Cell Stem Cell. В бъдеще трансплантацията на тази 3D тъкан би могла да помогне на пациенти с проблеми със зрението.

„Това е важен етап в следващия етап на регенеративната медицина“, каза ръководителят на изследването, професор Йошики Сасай, доктор по медицина, директор на Групата за органогенеза и неврогенеза в Центъра за биология на развитието RIKEN, Япония. „Нашият подход открива нови перспективи за използването на сложни тъкани, получени от човешки стволови клетки, за лечение, както и за медицински изследвания, свързани с патогенезата и разработването на лекарства.“

По време на развитието, ретината – светлочувствителната тъкан, която покрива вътрешността на окото – се формира от структура, известна като зрителна чашка. В новата работа на японски изследователи, тази структура е спонтанно образувана от човешки ембрионални стволови клетки (hESCs) – клетки, получени от човешки ембриони, които имат потенциал да се диференцират в различни тъкани. Това е станало възможно благодарение на техники за клетъчно култивиране, оптимизирани от професор Сасай и неговия екип.

Клетките, получени от HESC, се организират в правилна триизмерна структура с два слоя на зрителната чашка, единият от които съдържа голям брой светлочувствителни клетки, наречени фоторецептори. Тъй като дегенерацията на ретината е резултат предимно от увреждане на фоторецепторите, тъканта, получена от hESC, може да бъде идеален трансплантационен материал.

Изследването на японски учени не само открива допълнителни перспективи за използването на стволови клетки в регенеративната медицина, но със сигурност ще ускори развитието на такава област от естествените науки като биологията на развитието. По време на експериментите изследователите се убедили, че зрителната чашка, образувана от човешки ембрионални стволови клетки, е много по-дебела от тази, отгледана от миши ембрионални стволови клетки. Освен това, тя съдържа както пръчици, така и колбички, докато диференциацията в колбички рядко се наблюдава в културата на миши ембрионални стволови клетки (ESC). Това означава, че ембрионалните клетки носят специфични за вида инструкции за създаване на тази очна структура.

„Нашето проучване открива пътя към разбирането на особеностите на развитието на окото, които са специфични за хората и които преди това са били невъзможни за изучаване“, казва професор Сасай.

Това не е първият голям успех на групата на професор Сасай. В края на миналата година учените отгледаха функционална предна хипофизна жлеза (аденохипофиза) от миши ембрионални стволови клетки, състояща се от няколко различни вида хормоно-продуциращи клетки. Статия за резултатите от тази работа, озаглавена „Самоформиране на функционална аденохипофиза в триизмерна култура“, беше публикувана в списание „Nature“.

Хипофизната жлеза е малка ендокринна жлеза в основата на мозъка, която произвежда няколко важни хормона. Тя е особено важна по време на ранното развитие и възможността да се имитира нейното формиране в лабораторията ще помогне на учените да разберат по-добре ембриогенезата. Аномалиите в хипофизната жлеза са свързани с нарушения на растежа като гигантизъм и проблеми със зрението, включително слепота.

Този експеримент не би бил възможен без 3D клетъчна култура. Хипофизната жлеза е отделен орган, но нейното развитие изисква химични сигнали от областта на мозъка директно над нея, хипоталамуса. В 3D културата учените успяха да отгледат два вида тъкани едновременно, което доведе до стволови клетки, които се самоорганизираха в хипофизната жлеза след две седмици.

Флуоресцентното оцветяване показа, че култивираната хипофизна тъкан експресира съответните биомаркери и секретира хормони, типични за предната хипофизна жлеза. Изследователите отидоха още една крачка напред и тестваха функционалността на органите, които бяха синтезирали, като ги трансплантираха в мишки без хипофизна жлеза. Експериментите бяха успешни: биоинженерните хипофизи възстановиха нивата на глюкокортикоидните хормони в кръвта на животните и елиминираха поведенчески симптоми като летаргия. Състоянието на мишките с имплантирани структури, изработени от стволови клетки, които не бяха изложени на необходимите сигнални фактори и следователно не се превърнаха във функционална хипофизна жлеза, не се подобри.

Професор Сасай и колегите му планират да повторят експеримента върху човешки стволови клетки и смятат, че тази работа ще отнеме поне три години.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]