Mrežnica je uzgojena iz ljudskih embrionalnih matičnih stanica

Ljudske matične stanice spontano stvaraju tkivo koje se razvija u mrežnicu, tkivo u oku koje nam omogućuje da vidimo, prema radu objavljenom u časopisu Cell Stem Cell. U budućnosti bi transplantacija ovog 3D tkiva mogla pomoći pacijentima s problemima s vidom.

„Ovo je važna prekretnica u sljedećoj fazi regenerativne medicine“, rekao je voditelj studije, profesor Yoshiki Sasai, dr. med., dr. sc., direktor Grupe za organogenezu i neurogenezu u Centru za razvojnu biologiju RIKEN u Japanu. „Naš pristup otvara nove perspektive o korištenju složenih tkiva dobivenih iz ljudskih matičnih stanica za liječenje, kao i za medicinska istraživanja vezana uz patogenezu i razvoj lijekova.“

Tijekom razvoja, mrežnica – tkivo osjetljivo na svjetlost koje oblaže unutrašnjost oka – formira se iz strukture poznate kao optička čašica. U novom radu japanskih istraživača, ova je struktura spontano formirana iz ljudskih embrionalnih matičnih stanica (hESC) – stanica izvedenih iz ljudskih embrija koje imaju potencijal diferencirati se u različita tkiva. To je omogućeno tehnikama stanične kulture koje su optimizirali profesor Sasai i njegov tim.

Stanice izvedene iz HESC-a organiziraju se u pravilnu trodimenzionalnu strukturu s dva sloja optičke čašice, od kojih jedan sadrži veliki broj stanica osjetljivih na svjetlost zvanih fotoreceptori. Budući da degeneracija mrežnice prvenstveno nastaje oštećenjem fotoreceptora, tkivo izvedeno iz hESC-a može biti idealan materijal za transplantaciju.

Istraživanje japanskih znanstvenika ne samo da otvara daljnje perspektive za korištenje matičnih stanica u regenerativnoj medicini, već će zasigurno ubrzati razvoj takvog područja prirodnih znanosti kao što je razvojna biologija. Tijekom eksperimenata, istraživači su se uvjerili da je optička čašica formirana od ljudskih embrionalnih matičnih stanica mnogo deblja od one uzgojene od mišjih embrionalnih matičnih stanica. Osim toga, sadrži i štapiće i čunjiće, dok se diferencijacija u čunjiće rijetko opaža u kulturi mišjih ESC-a. To znači da embrionalne stanice nose specifične upute za stvaranje ove strukture oka.

„Naša studija otvara put razumijevanju razvojnih značajki oka koje su specifične za ljude i koje prije nije bilo moguće proučavati“, kaže profesor Sasai.

Ovo nije prvi veliki uspjeh grupe profesora Sasaija. Krajem prošle godine znanstvenici su uzgojili funkcionalnu prednju hipofizu (adenohipofizu) iz mišjih embrionalnih matičnih stanica, koja se sastoji od nekoliko različitih vrsta stanica koje proizvode hormone. Članak o rezultatima ovog rada, Samoformiranje funkcionalne adenohipofize u trodimenzionalnoj kulturi, objavljen je u časopisu Nature.

Hipofiza je mala endokrina žlijezda u podnožju mozga koja proizvodi nekoliko važnih hormona. Posebno je važna tijekom ranog razvoja, a mogućnost oponašanja njezinog formiranja u laboratoriju pomoći će znanstvenicima da bolje razumiju embriogenezu. Abnormalnosti u hipofizi povezane su s poremećajima rasta poput gigantizma i problema s vidom, uključujući sljepoću.

Ovaj eksperiment ne bi bio moguć bez 3D kulture stanica. Hipofiza je zaseban organ, ali njegov razvoj zahtijeva kemijske signale iz područja mozga direktno iznad nje, hipotalamusa. U 3D kulturi, znanstvenici su uspjeli istovremeno uzgojiti dvije vrste tkiva jednu pored druge, što je rezultiralo matičnim stanicama koje su se same organizirale u hipofizu nakon dva tjedna.

Fluorescentno bojenje pokazalo je da kultivirano tkivo hipofize eksprimira odgovarajuće biomarkere i luči hormone tipične za prednju hipofizu. Istraživači su otišli korak dalje i testirali funkcionalnost organa koje su sintetizirali transplantirajući ih u miševe kojima nedostaje hipofiza. Eksperimenti su bili uspješni: bioinženjerske hipofize obnovile su razinu glukokortikoidnih hormona u krvi životinja i uklonile simptome ponašanja poput letargije. Stanje miševa s implantiranim strukturama od matičnih stanica, koje nisu bile izložene potrebnim signalnim čimbenicima i stoga nisu postale funkcionalna hipofiza, nije se poboljšalo.

Profesor Sasai i njegovi kolege planiraju ponoviti eksperiment na ljudskim matičnim stanicama i vjeruju da će taj rad trajati najmanje tri godine.

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