No cilvēka embrija cilmes šūnām, tīklene tiek audzēta

Cilvēka cilmes šūnas spontāni veido audus, kas attīstās tīklenē - acs audos, kas mums ļauj redzēt. Par to ziņo rakstā, kas publicēts žurnālā Cell Cell Cell. Nākotnē šādu trīsdimensiju audu transplantācija var palīdzēt pacientiem ar redzes traucējumiem.

"Šis ir nozīmīgs sasniegums jaunajā posmā attīstības reģeneratīvās medicīnas", - komentēja izmeklēt viņa galvas direktora organoģenēzes grupu un neurogenesis profesors Yoshiki Sasai (Yoshiki Sasai) rezultātus, MD, PhD, no centra Attīstības bioloģija, RIKEN Research Institute (RIKEN centra Attīstības bioloģijas ), Japāna. "Mūsu pieeja paver jaunas perspektīvas, izmantojot sarežģītu audiem iegūtas no cilvēka cilmes šūnām, lai ārstētu, kā arī par medicīnas pētījumiem, kas saistīti ar patoģenēzē un attīstības narkotikām."

Attīstības procesā tīklene ir gaismas jutīgie audi, kas uzklāj acs iekšējo virsmu - tas ir veidots no struktūras, kas pazīstama kā vizuālais vai acu stikls. Japānas pētnieku jaunajā darbā šī struktūra spontāni veidojas no cilvēka embrionālo cilmes šūnu (hESC) - šūnām, kas iegūtas no cilvēka embrijiem, kuriem ir potenciāls diferencēt dažādos audos. Tas bija iespējams ar šūnu audzēšanas metodēm, ko optimizēja profesors Sasai un viņa grupa.

Šūnas, kas atvasinātas no hESC, tiek sakārtotas pareizi trīsdimensiju struktūrā ar diviem acu kausu slāņiem, no kuriem viens ir liels gaismas jutīgo šūnu skaits - fotoreceptori. Tā kā tīklenes deģenerācija galvenokārt ir saistīta ar fotoreceptoru bojājumu, hESC audi, kas iegūti no tiem, var kļūt par ideālu transplantācijas materiālu.

Japānas zinātnieku pētījums ne tikai paver jaunas iespējas cilmes šūnu izmantošanai reģeneratīvā medicīnā, bet neapšaubāmi paātrinās tādas dabas zinātnes nozares attīstību kā attīstības bioloģija. Eksperimentu laikā pētnieki bija pārliecināti, ka acu stikls, kas veidots no cilvēka embrionālajām cilmes šūnām, ir daudz biezāks nekā pākšaugu embriju cilmes šūnām. Turklāt tajā ir gan stieņi, gan konusi, savukārt peles ESCs diferenciācija konusos ir reta. Tas nozīmē, ka embrionālajām šūnām ir īpašas sugas norādes šīs acu struktūras izveidošanai.

"Mūsu pētījums paver iespēju izprast acs attīstības īpatnības, kas ir specifiskas personai, kuras izpēte iepriekš nebija iespējama," profesors Sasai ir pārliecināts.

Tas nav pirmais profesora Sasai grupas lielais panākums. Pagājušā gada beigās zinātnieki no peļu embriju cilmes šūnām ir palielinājuši hipofīzes funkcionālo priekšējo daļu (adenohipofīzi), kas sastāv no vairākiem hormonu veidojošo šūnu tipiem. Raksts par šī darba rezultātiem Fiziskās adenohipofīzes pašizveidošanās trīsdimensiju kultūrā tika publicēta žurnālā Nature.

Hipofizons ir neliels endokrīnās dziedzeris pie smadzeņu pamatnes, kas ražo vairākus svarīgus hormonus. Tas ir īpaši svarīgi agrīnās attīstības periodā, un spēja imitēt savu izglītību laboratorijā palīdzēs zinātniekiem labāk izprast embriogēnisko attīstību. Hipofīzes traucējumi ir saistīti ar augšanas traucējumiem, piemēram, gigantismu un redzes problēmām, tostarp aklumu.

Šis eksperiments nebūtu iespējams bez trīsdimensiju šūnu kultūras. Hipofīzes dziedzeris ir atsevišķa orgāna, bet tās attīstībai ķīmiskie signāli ir nepieciešami no smadzeņu reģiona, kas atrodas tieši virs tā - hipotalāmu. Trīsdimensiju kultūrā zinātnieki vienlaikus varēja audzēt divus audu veidus tuvāk viens otram, tādējādi divu nedēļu laikā cilmes šūnas pašorganizējās hipofīzes dziedzeros.

Fluorescentā krāsošana parādīja, ka izaugušie hipofīzes audi izsaka attiecīgos biomarkerus un secenes, kas raksturīgas priekšējā hipofīzes dziedzera hormoniem. Pētnieki devās tālāk un pārbaudīja viņu sintezēto orgānu funkcionalitāti, aizstājot tos ar pelēm, kas atņemtas no hipofīzes. Eksperimenti nonāca veiksmīgi: bioinženieris hipofīzes rezultātā atjaunoja glikokortikoīdu hormonu līmeni dzīvnieku asinīs un iznīcināja uzvedības simptomus, piemēram, letarģiju. Pelnu stāvoklis ar implantētām cilmes šūnu struktūrām, kuras nav pakļautas nepieciešamajiem signalizācijas faktoriem un tādējādi nav kļuvis par funkcionālu hipofīzi, neuzlabojās.

Profesors Sasai un viņa kolēģi plāno atkārtot eksperimentu ar cilvēka cilmes šūnām un, pēc viņu domām, šis darbs prasīs vismaz trīs gadus.

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