Iš žmogaus embrioninių kamieninių ląstelių išauginta tinklainė

Žurnale „Cell Stem Cell“ paskelbtame straipsnyje teigiama, kad žmogaus kamieninės ląstelės savaime suformuoja audinį, kuris išsivysto į tinklainę – audinį akyje, leidžiantį mums matyti. Ateityje šio 3D audinio persodinimas galėtų padėti pacientams, turintiems regėjimo problemų.

„Tai svarbus etapas kitame regeneracinės medicinos etape“, – teigė tyrimo vadovas, profesorius Yoshiki Sasai, medicinos mokslų daktaras, Japonijos RIKEN vystymosi biologijos centro Organogenezės ir neurogenezės grupės direktorius. „Mūsų metodas atveria naujas perspektyvas, kaip naudoti iš žmogaus kamieninių ląstelių gautus sudėtingus audinius gydymui, taip pat medicininiams tyrimams, susijusiems su patogeneze ir vaistų kūrimu.“

Vystymosi metu tinklainė – šviesai jautrus audinys, dengiantis akies vidų – susidaro iš struktūros, vadinamos regos nervo taurele. Naujame Japonijos tyrėjų darbe ši struktūra savaime susiformavo iš žmogaus embrioninių kamieninių ląstelių (hESC) – ląstelių, gautų iš žmogaus embrionų, kurios gali diferencijuotis į įvairius audinius. Tai tapo įmanoma dėl profesoriaus Sasai ir jo komandos optimizuotų ląstelių kultūros metodų.

Iš HESC gautos ląstelės organizuojasi į taisyklingą trimatę struktūrą su dviem regos nervo taurelės sluoksniais, iš kurių viename yra daug šviesai jautrių ląstelių, vadinamų fotoreceptoriais. Kadangi tinklainės degeneracija pirmiausia atsiranda dėl fotoreceptorių pažeidimo, iš hESC gautos ląstelės gali būti ideali transplantacijos medžiaga.

Japonijos mokslininkų tyrimas ne tik atveria tolesnes kamieninių ląstelių panaudojimo regeneracinėje medicinoje perspektyvas, bet ir neabejotinai paspartins tokios gamtos mokslo srities kaip raidos biologija vystymąsi. Eksperimentų metu tyrėjai įsitikino, kad iš žmogaus embrioninių kamieninių ląstelių suformuota regos taurelė yra daug storesnė nei išauginta iš pelių embrioninių kamieninių ląstelių. Be to, joje yra ir lazdelių, ir kūgelių, o diferenciacija į kūgelius pelių ESC kultūroje stebima retai. Tai reiškia, kad embriono ląstelės turi rūšiai būdingas instrukcijas, kaip sukurti šią akies struktūrą.

„Mūsų tyrimas atveria kelią suprasti žmonėms būdingus akies vystymosi ypatumus, kurių anksčiau buvo neįmanoma ištirti“, – sako profesorius Sasai.

Tai ne pirmoji didelė profesoriaus Sasai grupės sėkmė. Praėjusių metų pabaigoje mokslininkai iš pelių embrioninių kamieninių ląstelių išaugino funkcionuojančią priekinę hipofizę (adenohipofizę), sudarytą iš kelių skirtingų tipų hormonus gaminančių ląstelių. Straipsnis apie šio darbo rezultatus „Funkcinės adenohipofizės formavimasis trimatėje kultūroje“ buvo paskelbtas žurnale „Nature“.

Hipofizė yra maža endokrininė liauka smegenų apačioje, gaminanti keletą svarbių hormonų. Ji ypač svarbi ankstyvojo vystymosi laikotarpiu, o galimybė imituoti jos formavimąsi laboratorijoje padės mokslininkams geriau suprasti embriogenezę. Hipofizės sutrikimai buvo siejami su augimo sutrikimais, tokiais kaip gigantizmas ir regėjimo problemos, įskaitant aklumą.

Šis eksperimentas nebūtų buvęs įmanomas be 3D ląstelių kultūros. Hipofizė yra atskiras organas, tačiau jos vystymuisi reikalingi cheminiai signalai iš smegenų srities, esančios tiesiai virš jos – pagumburio. 3D kultūroje mokslininkai sugebėjo vienu metu auginti dviejų tipų audinius greta, todėl kamieninės ląstelės po dviejų savaičių savaime susiorganizavo į hipofizę.

Fluorescencinis dažymas parodė, kad kultivuotas hipofizės audinys ekspresuoja atitinkamus biožymenis ir išskiria priekinei hipofizei būdingus hormonus. Tyrėjai žengė dar vieną žingsnį ir ištyrė susintetintų organų funkcionalumą, persodindami juos pelėms, neturinčioms hipofizės. Eksperimentai buvo sėkmingi: bioinžinerijos būdu sukurtos hipofizės atkūrė gliukokortikoidų hormonų kiekį gyvūnų kraujyje ir pašalino tokius elgesio simptomus kaip letargija. Pelių, kurioms buvo implantuotos iš kamieninių ląstelių pagamintos struktūros, kurios nebuvo veikiamos reikiamų signalizacijos veiksnių ir todėl netapo funkcionuojančia hipofize, būklė nepagerėjo.

Profesorius Sasai ir jo kolegos planuoja pakartoti eksperimentą su žmogaus kamieninėmis ląstelėmis ir mano, kad šis darbas užtruks mažiausiai trejus metus.

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