Ιατρική έρευνα

Ελάχιστοι εγκέφαλοι με χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά των ματιών: Μια επαναστατική ανακάλυψη στην έρευνα των ασθενειών του αμφιβληστροειδούς

Κατανόηση της εξέλιξης των ματιών

Η κατανόηση του πώς εξελίσσονται τα μάτια είναι ζωτικής σημασίας για τους ερευνητές που επιδιώκουν να αποκαλύψουν τα μυστήρια των πρώιμων ασθενειών του αμφιβληστροειδούς. Μια πρόσφατη μελέτη έχει κάνει σημαντικά βήματα προς αυτή την κατεύθυνση, καθώς κατάφερε με επιτυχία να καλλιεργήσει ελάχιστους εγκεφάλους με σχηματισμούς παρόμοιους με αυτούς των ματιών, που ονομάζονται οπτικά κύπελλα. Αυτά τα οπτικά κύπελλα είναι πρόδρομοι του αμφιβληστροειδούς και η ανάπτυξή τους μέσα στα μίνι οργανοειδή μοιάζει πολύ με την εμφάνιση των δομών των ματιών σε ανθρώπινα έμβρυα.

Οργανοειδή: Αναπαραγωγή οργάνων στο εργαστήριο

Τα οργανοειδή είναι μικρές, τρισδιάστατες καλλιέργειες ιστών που μιμούνται τη δομή και τη λειτουργία των οργάνων. Οι ερευνητές δημιουργούν μικροσκοπικά οργανοειδή από βλαστικά κύτταρα, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να ωριμάσουν σε οποιοδήποτε κύτταρο του σώματος. Η μελέτη των οργανοειδών επιτρέπει στους επιστήμονες να παρατηρήσουν πώς αναπτύσσονται τα όργανα και πώς ανταποκρίνονται σε διάφορες θεραπείες.

Μίνι εγκέφαλοι που καλλιεργήθηκαν από iPSCs

Σε αυτή τη πρωτοποριακή μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ανθρώπινα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα (iPSC) για να καλλιεργήσουν μίνι εγκεφάλους. Τα iPSC είναι ενήλικα βλαστικά κύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινα έμβρυα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα, τα iPSC λαμβάνονται από ενήλικα ανθρώπινα κύτταρα, συνήθως από δείγματα δέρματος ή αίματος. Στη συνέχεια, αυτά τα κύτταρα επαναπρογραμματίζονται σε μια εμβρυϊκή κατάσταση, επιτρέποντάς τους να αναπτυχθούν σε οποιοδήποτε κύτταρο του σώματος.

Ανάπτυξη οπτικών κυπέλλων

Προηγούμενες ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώθηκαν στην καλλιέργεια είτε καθαρών κυττάρων αμφιβληστροειδούς είτε οπτικών κυπέλλων μεμονωμένα. Ωστόσο, αυτή η μελέτη είχε ως στόχο τη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος καλλιεργώντας οπτικά κύπελλα ως μέρος μίνι εγκεφάλων. Οι ερευνητές τροποποίησαν μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των βλαστικών κυττάρων σε νευρικό ιστό για να επιτύχουν αυτόν τον στόχο.

Αφού τα κύτταρα εξελίχθηκαν σε μίνι εγκεφάλους, τα οπτικά κύπελλα εμφανίστηκαν μέσα σε 30 ημέρες και ωρίμασαν πλήρως μέχρι την 50ή ημέρα. Ο χρονισμός αυτής της εξέλιξης ευθυγραμμίζεται με την εξέλιξη των ματιών σε ανθρώπινα έμβρυα, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της εξέλιξης των ματιών στη μήτρα.

Φωτοευαίσθητες και πολύπλοκες δομές

Αξιοσημείωτα, τα οπτικά κύπελλα στους μίνι εγκεφάλους παρουσίασαν φωτοευαισθησία και ανέπτυξαν διάφορους τύπους κυττάρων αμφιβληστροειδούς συνδεδεμένων με νευρικό ιστό. Τα μάτια στα οργανοειδή διέθεταν ακόμη και φακό και κερατοειδή ιστό.

Δυνητικές εφαρμογές

Η ανάπτυξη μίνι εγκεφάλων με χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά των ματιών έχει ευρείες προεκτάσεις για την έρευνα και τη θεραπεία των ασθενειών του αμφιβληστροειδούς. Αυτά τα οργανοειδή μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να:

• Μελετήσουν τις αλληλεπιδράσεις εγκεφάλου-ματιού κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη
• Δημιουργήσουν μοντέλα συγγενών διαταραχών του αμφιβληστροειδούς
• Παραγάγουν ειδικούς για τον ασθενή τύπους κυττάρων αμφιβληστροειδούς για εξατομικευμένες δοκιμές φαρμάκων
• Αναπτύξουν θεραπείες μεταμόσχευσης για ασθένειες του αμφιβληστροειδούς

Μελλοντικές κατευθύνσεις

Οι επιστήμονες ερευνούν επί του παρόντος τρόπους για να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των οπτικών κυπέλλων προκειμένου να διευκολύνουν πιο εις βάθος μελέτες των διαταραχών του αμφιβληστροειδούς. Αυτή η έρευνα υπόσχεται πολλά για την προώθηση της κατανόησής μας σχετικά με την εξέλιξη των ματιών και την προετοιμασία του εδάφους για νέες θεραπείες για ασθένειες του αμφιβληστροειδούς.