Светочувствительная сетчатка создана из стволовых клеток человека

Опубликовано: 02.09.2018

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса утверждают, что, используя разновидность человеческих стволовых клеток, они создали в лаборатории трехмерную ткань сетчатки человека, которая, в частности, включает в себя действующие фоторецепторы клеток, способные реагировать на свет, что является первым шагом в процессе преобразования его в визуальные образы.

«Мы, по сути, создали миниатюрную сетчатку глаза человека на тарелке, которая не только имеет структуру сетчатки, но также обладает способностью чувствовать свет, - говорит руководитель исследования М. Валерия Канто-Солер, доктор фармацевтики, доцент офтальмологии медицинского колледжа Университета Джонса Хопкинса. – «Эта работа в итоге может привести к технологиям, которые восстанавливают зрение у людей с заболеваниями сетчатки».

Как и многие процессы в организме, зрение зависит от многих различных типов клеток, работающих согласованно в данном случае, чтобы преобразовать свет в нечто, что может быть признано мозгом как изображение. Канто-Солер предупреждает, что фоторецепторы - только часть сложного комплекса глаз-мозг- зрительный процесс, и ее лаборатория еще не воссоздала все функции человеческого глаза и его связи со зрительной корой головного мозга. «Способна ли наша лабораторная сетчатка создавать визуальный сигнал, который мозг может интерпретировать в образ? Наверное, нет, но это хорошее начало», - говорит она.

Это достижение - результат экспериментов с человеческими индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), и со временем может позволить создать генетические трансплантаты клеток сетчатки, которые остановят или даже обратят вспять развитие у пациента слепоты, говорят исследователи.

Они разработали простую технику, способствующую росту клеток-предшественников сетчатки, КантоСолер и ее команда разделили клетки сетчатки, а затем ткани начали расти в их чашках Петри. Рост, по их словам, соответствует по срокам и продолжительности развитию сетчатки человеческого плода в утробе матери. Более того, фоторецепторы были достаточно зрелыми, чтобы развились наружные сегменты, необходимая структура для функционирования фоторецепторов.

Когда ткани сетчатки были на стадии, эквивалентной 28 неделям развития в утробе матери, с довольно зрелыми фоторецепторами, исследователи протестировали эти мини-сетчатки, чтобы убедиться, могут ли фоторецепторы на самом деле чувствовать и превращать свет в визуальные сигналы.

Они сделали это путем размещения электрода в один фоторецептор, а затем направили импульс света в клетку, которая отреагировала аналогично биохимическому шаблону поведения фоторецепторов у людей, подвергшихся воздействию света.

В сетчатке человека два основных типа фоторецепторов - палочки и колбочки. Подавляющее большинство фоторецепторов у человека- это палочки, которые позволяют видеть в условиях слабой освещенности. В сетчатке, выращенной командой Университета Джона Хопкинса, также преобладают палочки.

Канто-Солер говорит, что новый разработанный способ дает им возможность создавать сотни мини-сетчаток за один раз непосредственно от человека, затронутого конкретным заболеванием сетчатки, таким как пигментный ретинит. Это дает уникальный биологический метод для изучения причины заболеваний сетчатки непосредственно в тканях человека, а не на животных моделях.

Метод, по ее словам, также открывает множество возможностей для персонализированной медицины, таких как тестирование препаратов для лечения этих заболеваний у конкретного пациента. В долгосрочной перспективе, он может позволить заменить больную или погибшую ткань сетчатки лабораторным выращенным материалом для восстановления зрения.

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса утверждают, что, используя разновидность человеческих стволовых клеток, они создали в лаборатории трехмерную материал сетчатки человека, которая, в частности, включает в себя действующие фоторецепторы клеток, способные реагировать на свет, что является первым шагом в процессе преобразования его в визуальные образы.

«Мы, по сути, создали миниатюрную сетчатку очи человека на тарелке, которая не лишь имеет структуру сетчатки, но также обладает способностью ощущать свет, - говорит руководитель исследования М. Валерия Канто-Солер, доктор фармацевтики, доцент офтальмологии медицинского колледжа Университета Джонса Хопкинса. – «Эта труд в итоге может привести к технологиям, которые восстанавливают зрение у людей с заболеваниями сетчатки».

Будто и многие процессы в организме, зрение зависит от многих различных типов клеток, работающих согласованно в данном случае, чтоб преобразовать свет в нечто, что может быть признано мозгом будто изображение. Канто-Солер предупреждает, что фоторецепторы - лишь часть сложного комплекса глаз-мозг- зрительный процесс, и ее лаборатория еще не воссоздала все функции человеческого очи и его связи со зрительной корой головного мозга. «Способна ли наша лабораторная ретина создавать визуальный сигнал, который мозг может интерпретировать в образ? Наверное, нет, но это хорошее начало», - говорит она.

Это достижение - итог экспериментов с человеческими индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК), и со временем может позволить создать генетические трансплантаты клеток сетчатки, которые остановят или даже обратят вспять развитие у пациента слепоты, говорят исследователи.

Они разработали простую технику, способствующую росту клеток-предшественников сетчатки, КантоСолер и ее команда разделили клетки сетчатки, а затем ткани начали вырастать в их чашках Петри. Рост, по их словам, соответствует по срокам и продолжительности развитию сетчатки человеческого плода в утробе матери. Более того, фоторецепторы были довольно зрелыми, чтобы развились наружные сегменты, необходимая структура для функционирования фоторецепторов.

Когда ткани сетчатки были на стадии, эквивалентной 28 неделям развития в утробе матери, с будет зрелыми фоторецепторами, исследователи протестировали эти мини-сетчатки, чтоб убедиться, могут ли фоторецепторы на самом деле ощущать и превращать свет в визуальные сигналы.

Они сделали это путем размещения электрода в одинешенек фоторецептор, а затем направили импульс света в клетку, которая отреагировала аналогично биохимическому шаблону поведения фоторецепторов у людей, подвергшихся воздействию света.

В сетчатке человека два основных типа фоторецепторов - палочки и колбочки. Подавляющее большинство фоторецепторов у человека- это палочки, которые позволяют видать в условиях слабой освещенности. В сетчатке, выращенной командой Университета Джона Хопкинса, также преобладают палочки.

Канто-Солер говорит, что новоиспеченный разработанный способ дает им возможность основывать сотни мини-сетчаток за один один непосредственно от человека, затронутого конкретным заболеванием сетчатки, таким будто пигментный ретинит. Это дает уникальный биологический метод для изучения причины заболеваний сетчатки непосредственно в тканях человека, а не на животных моделях.

Метод, по ее словам, также открывает масса возможностей для персонализированной медицины, таких будто тестирование препаратов для лечения этих заболеваний у конкретного пациента. В долгосрочной перспективе, он может позволить заменить больную или погибшую материал сетчатки лабораторным выращенным материалом для восстановления зрения.

Биологи из университета Джонса Хопкинса в США использовали определённый тип человеческих стволовых клеток для выращивания в чашке Петри клеточной культуры из фоторецепторов сетчатки глаза.

Способность реагировать на свет является важнейшей функцией зрительных органов и потому умение выращивать в лаборатории ткани сетчатки с фоторецепторами даёт надежду на излечение некоторых форм слепоты.

"Фактически мы создали миниатюрную версию сетчатки человеческого глаза в чашке Петри. Ткань не только обладает точной конфигурацией клеток сетчатки, но и умеет чувствовать свет. Мы думаем, что однажды сможем лечить людей с заболеваниями сетчатки", — говорит ведущий автор исследования Валерия Канто-Солер (Valeria Canto-Soler).

Учёные предупреждают, что зрение и осознанное восприятие изображений — слишком сложный и комплексный процесс, чтобы полностью его воспроизвести в лаборатории. Синтезированная сетчатка, скорее всего, не способна производить визуальный сигнал, который мозг бы интерпретировал как образ, но придание ткани чувствительности к свету — уже хорошее начало, отмечает Канто-Солер.

Процесс конвертации обычных взрослых клеток любой ткани в фоточувствительные клетки сетчатки проходил поэтапно. Для начала клетки генетически "перепрограммировали" таким образом, чтобы те приняли исходное эмбриональное состояние. Так получились индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), способные вырасти в любой тип клеток человеческого тела. Затем ИПСК трансформировали в так называемые клетки-предшественники сетчатки глаза, которые в свою очередь стали обычными зрелыми фоторецепторами. По словам исследователей, сроки роста клеток в чашке Петри соответствовали продолжительности развития сетчатки у человеческого плода в утробе матери.

Результаты исследования подробно описаны в статье журнала Nature Communications.

Канто-Солер рассказывает, что, несмотря на видимую тонкость, сетчатка человеческого глаза крайне сложно устроена. Она состоит из семи основных типов клеток, в том числе из шести видов нейронов, которые организованы послойно. Клетки поглощают и обрабатывают свет и направляют эти визуальные сигналы в мозг для последующей интерпретации. Выращенная в лаборатории сетчатка обладает этой трёхмерной структурой с чёткой организацией, при этом ИПСК практически самостоятельно приняли нужную конфигурацию.

Когда ткань синтезированной сетчатки была на стадии, эквивалентной 28 неделям развития в утробе матери, исследователи протестировали её на способность чувствовать свет и трансформировать его в визуальные сигналы.

Эксперимент проходил следующим образом: мини-электрод поместили в единичную клетку-фоторецептор, а затем туда же направили импульс света. Клетка среагировала на излучение таким же образом, как и природные фоторецепторы в сетчатке человеческого глаза.

Учёные уточняют в пресс-релизе, что фоторецепторы синтезированной в лаборатории ткани реагировали на свет словно палочки (в сетчатке два типа клеток ― палочки и колбочки). Именно эти клетки позволяют человеку видеть в условиях низкой освещённости.

Искусственные сетчатки, во многом не отличимые от природных, помогут не только в практической медицине при необходимости имплантации тканей пациентам. Канто-Солер говорит, что такие структуры могут служить прекрасной моделью для изучения заболеваний и тестирования лекарств. Таким образом с их распространением отпадёт необходимость в экспериментах на животных, которые не приветствуются многими организациями.

Также по теме:

Фоторецепторы из пробирки помогли мышам прозреть

Слепые мыши вновь увидели свет после введения простого лекарства

В Японии начинаются клинические испытания стволовых клеток для восстановления зрения

Ионообменные контактные линзы восстанавливают зрение

Врачи научились выращивать глаза

Источники:

, ,

Следующие статьи

Комментариев пока нет!

Светочувствительная сетчатка создана из стволовых клеток человека

Следующие статьи

Интересное: