O retină a fost cultivată din celule stem embrionare umane

Celulele stem umane formează spontan țesut care se dezvoltă în retină, țesutul din ochi care ne permite să vedem, conform unei lucrări publicate în revista Cell Stem Cell. În viitor, transplantul acestui țesut 3D ar putea ajuta pacienții cu probleme de vedere.

„Aceasta este o etapă importantă în următoarea etapă a medicinei regenerative”, a declarat conducătorul studiului, profesorul Yoshiki Sasai, MD, PhD, directorul Grupului de Organogeneză și Neurogeneză, Centrul RIKEN pentru Biologie a Dezvoltării, Japonia. „Abordarea noastră deschide noi perspective asupra utilizării țesuturilor complexe derivate din celule stem umane pentru tratament, precum și pentru cercetarea medicală legată de patogeneză și dezvoltarea de medicamente.”

În timpul dezvoltării, retina – țesutul sensibil la lumină care căptușește interiorul ochiului – se formează dintr-o structură cunoscută sub numele de cupă optică. În noua lucrare a cercetătorilor japonezi, această structură s-a format spontan din celule stem embrionare umane (hESC) – celule derivate din embrioni umani care au potențialul de a se diferenția într-o varietate de țesuturi. Acest lucru a fost posibil datorită tehnicilor de cultură celulară optimizate de profesorul Sasai și echipa sa.

Celulele derivate din celule stem hematopoietice (HESC) se organizează într-o structură tridimensională regulată, cu două straturi ale cupei optice, dintre care unul conține un număr mare de celule sensibile la lumină numite fotoreceptori. Deoarece degenerarea retiniană rezultă în principal din deteriorarea fotoreceptorilor, țesutul derivat din hESC poate fi un material ideal pentru transplant.

Cercetările oamenilor de știință japonezi nu numai că deschid noi perspective pentru utilizarea celulelor stem în medicina regenerativă, dar vor accelera cu siguranță dezvoltarea unui domeniu al științelor naturale precum biologia dezvoltării. În timpul experimentelor, cercetătorii s-au convins că cupa optică formată din celulele stem embrionare umane este mult mai groasă decât cea crescută din celulele stem embrionare de șoarece. În plus, aceasta conține atât bastonașe, cât și conuri, în timp ce diferențierea în conuri este rar observată în cultura celulelor stem stem de șoarece. Aceasta înseamnă că celulele embrionare poartă instrucțiuni specifice speciei pentru crearea acestei structuri oculare.

„Studiul nostru deschide calea către înțelegerea caracteristicilor de dezvoltare ale ochiului, specifice oamenilor și care anterior erau imposibil de studiat”, spune profesorul Sasai.

Acesta nu este primul succes major al grupului profesorului Sasai. La sfârșitul anului trecut, oamenii de știință au dezvoltat o glandă pituitară anterioară (adenohipofiză) funcțională din celule stem embrionare de șoarece, constând din mai multe tipuri diferite de celule producătoare de hormoni. Un articol despre rezultatele acestei lucrări, intitulat „Autoformarea adenohipofizei funcționale în cultura tridimensională”, a fost publicat în revista Nature.

Glanda pituitară este o glandă endocrină mică, situată la baza creierului, care produce mai mulți hormoni importanți. Este deosebit de importantă în timpul dezvoltării timpurii, iar posibilitatea de a imita formarea sa în laborator îi va ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine embriogeneza. Anomaliile glandei pituitare au fost asociate cu tulburări de creștere, cum ar fi gigantismul și probleme de vedere, inclusiv orbirea.

Acest experiment nu ar fi fost posibil fără culturi celulare 3D. Glanda pituitară este un organ separat, dar dezvoltarea sa necesită semnale chimice din zona creierului situată direct deasupra ei, hipotalamusul. În cultura 3D, oamenii de știință au reușit să crească două tipuri de țesut unul lângă altul în același timp, rezultând celule stem care s-au autoorganizat în glanda pituitară după două săptămâni.

Colorația fluorescentă a arătat că țesutul pituitar cultivat exprima biomarkerii corespunzători și secreta hormonii tipici glandei pituitare anterioare. Cercetătorii au mers cu un pas mai departe și au testat funcționalitatea organelor pe care le sintetizaseră prin transplantarea lor la șoareci lipsiți de glandă pituitară. Experimentele au avut succes: glande pituitare modificate biologic au restabilit nivelurile de hormoni glucocorticoizi din sângele animalelor și au eliminat simptomele comportamentale precum letargia. Starea șoarecilor cu structuri implantate din celule stem, care nu au fost expuși factorilor de semnalizare necesari și, prin urmare, nu au devenit o glandă pituitară funcțională, nu s-a îmbunătățit.

Profesorul Sasai și colegii săi intenționează să repete experimentul pe celule stem umane și cred că această muncă va dura cel puțin trei ani.

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