Ένας αμφιβληστροειδής έχει αναπτυχθεί από ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα

Τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα σχηματίζουν αυθόρμητα ιστό που αναπτύσσεται στον αμφιβληστροειδή, τον ιστό στο μάτι που μας επιτρέπει να βλέπουμε, σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Stem Cell. Στο μέλλον, η μεταμόσχευση αυτού του τρισδιάστατου ιστού θα μπορούσε να βοηθήσει ασθενείς με προβλήματα όρασης.

«Αυτό είναι ένα σημαντικό ορόσημο στο επόμενο στάδιο της αναγεννητικής ιατρικής», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής Yoshiki Sasai, MD, PhD, διευθυντής της Ομάδας Οργανογένεσης και Νευρογένεσης, στο Κέντρο Αναπτυξιακής Βιολογίας RIKEN, Ιαπωνία. «Η προσέγγισή μας ανοίγει νέες προοπτικές στη χρήση σύνθετων ιστών που προέρχονται από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα για θεραπεία, καθώς και για ιατρική έρευνα που σχετίζεται με την παθογένεση και την ανάπτυξη φαρμάκων».

Κατά την ανάπτυξη, ο αμφιβληστροειδής - ο φωτοευαίσθητος ιστός που καλύπτει το εσωτερικό του ματιού - σχηματίζεται από μια δομή γνωστή ως οπτικό κύπελλο. Στη νέα εργασία Ιαπώνων ερευνητών, αυτή η δομή σχηματίστηκε αυθόρμητα από ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα (hESCs) - κύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινα έμβρυα που έχουν τη δυνατότητα να διαφοροποιούνται σε μια ποικιλία ιστών. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη σε τεχνικές κυτταροκαλλιέργειας που βελτιστοποιήθηκαν από τον καθηγητή Sasai και την ομάδα του.

Τα κύτταρα που προέρχονται από HESC οργανώνονται σε μια κανονική τρισδιάστατη δομή με δύο στρώματα του οπτικού κυπέλλου, ένα από τα οποία περιέχει μεγάλο αριθμό φωτοευαίσθητων κυττάρων που ονομάζονται φωτοϋποδοχείς. Δεδομένου ότι η εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς προκύπτει κυρίως από βλάβη στους φωτοϋποδοχείς, ο ιστός που προέρχεται από hESC μπορεί να αποτελέσει ιδανικό υλικό μεταμόσχευσης.

Η έρευνα των Ιαπώνων επιστημόνων όχι μόνο ανοίγει περαιτέρω προοπτικές για τη χρήση βλαστοκυττάρων στην αναγεννητική ιατρική, αλλά σίγουρα θα επιταχύνει την ανάπτυξη ενός τέτοιου τομέα της φυσικής επιστήμης όπως η αναπτυξιακή βιολογία. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, οι ερευνητές πείστηκαν ότι το οπτικό κύπελλο που σχηματίζεται από ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα είναι πολύ παχύτερο από αυτό που αναπτύσσεται από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού. Επιπλέον, περιέχει τόσο ραβδία όσο και κώνους, ενώ η διαφοροποίηση σε κώνους σπάνια παρατηρείται στην καλλιέργεια εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων ποντικού. Αυτό σημαίνει ότι τα εμβρυϊκά κύτταρα φέρουν οδηγίες ειδικές για το είδος για τη δημιουργία αυτής της δομής του οφθαλμού.

«Η μελέτη μας ανοίγει τον δρόμο για την κατανόηση των αναπτυξιακών χαρακτηριστικών του ματιού που είναι ειδικά για τους ανθρώπους και τα οποία προηγουμένως ήταν αδύνατο να μελετηθούν», λέει ο καθηγητής Sasai.

Αυτή δεν είναι η πρώτη μεγάλη επιτυχία της ομάδας του καθηγητή Sasai. Στα τέλη του περασμένου έτους, οι επιστήμονες καλλιέργησαν έναν λειτουργικό πρόσθιο λοβό της υπόφυσης (αδενοϋπόφυση) από εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού, που αποτελούνται από διάφορους τύπους κυττάρων που παράγουν ορμόνες. Ένα άρθρο σχετικά με τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας, με τίτλο «Αυτοσχηματισμός λειτουργικής αδενοϋπόφυσης σε τρισδιάστατη καλλιέργεια», δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature.

Η υπόφυση είναι ένας μικρός ενδοκρινής αδένας στη βάση του εγκεφάλου που παράγει αρκετές σημαντικές ορμόνες. Είναι ιδιαίτερα σημαντικός κατά την πρώιμη ανάπτυξη και η δυνατότητα μίμησης του σχηματισμού του στο εργαστήριο θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την εμβρυογένεση. Οι ανωμαλίες στην υπόφυση έχουν συσχετιστεί με διαταραχές ανάπτυξης όπως ο γιγαντισμός και προβλήματα όρασης, συμπεριλαμβανομένης της τύφλωσης.

Αυτό το πείραμα δεν θα ήταν εφικτό χωρίς την τρισδιάστατη κυτταροκαλλιέργεια. Η υπόφυση είναι ένα ξεχωριστό όργανο, αλλά η ανάπτυξή της απαιτεί χημικά σήματα από την περιοχή του εγκεφάλου ακριβώς από πάνω της, τον υποθάλαμο. Στην τρισδιάστατη καλλιέργεια, οι επιστήμονες μπόρεσαν να καλλιεργήσουν δύο τύπους ιστών δίπλα-δίπλα ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα βλαστοκύτταρα που αυτοοργανώθηκαν στην υπόφυση μετά από δύο εβδομάδες.

Η φθορίζουσα χρώση έδειξε ότι ο καλλιεργημένος ιστός της υπόφυσης εξέφραζε τους κατάλληλους βιοδείκτες και απέκκρινε ορμόνες τυπικές του πρόσθιου λοβού της υπόφυσης. Οι ερευνητές προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα και εξέτασαν τη λειτουργικότητα των οργάνων που είχαν συνθέσει μεταμοσχεύοντάς τα σε ποντίκια που δεν είχαν υπόφυση. Τα πειράματα ήταν επιτυχημένα: οι βιοτεχνολογικά επεξεργασμένες υπόφυσες αποκατέστησαν τα επίπεδα γλυκοκορτικοειδών ορμονών στο αίμα των ζώων και εξάλειψαν συμπτώματα συμπεριφοράς όπως η λήθαργος. Η κατάσταση των ποντικών με εμφυτευμένες δομές από βλαστοκύτταρα, τα οποία δεν εκτέθηκαν στους απαραίτητους παράγοντες σηματοδότησης και επομένως δεν έγιναν λειτουργικοί στην υπόφυση, δεν βελτιώθηκε.

Ο καθηγητής Sasai και οι συνάδελφοί του σχεδιάζουν να επαναλάβουν το πείραμα σε ανθρώπινα βλαστοκύτταρα και πιστεύουν ότι η εργασία αυτή θα διαρκέσει τουλάχιστον τρία χρόνια.

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