Miniaturowe mózgi ze strukturami przypominającymi oczy: przełom w badaniach nad chorobami siatkówki
Zrozumienie rozwoju oczu
Zrozumienie mechanizmów rozwoju oczu jest kluczowe dla naukowców dążących do rozwikłania tajemnic wczesnych chorób siatkówki. Niedawne badania poczyniły znaczne postępy na tym polu, dzięki pomyślnej hodowli miniaturowych mózgów z formacjami przypominającymi oczy, zwanymi pucharami wzrokowymi. Te puchary wzrokowe są prekursorami siatkówki, a ich rozwój w obrębie miniaturowych organoidów ściśle przypomina pojawianie się struktur oka w ludzkich embrionach.
Organoidy: replikacja narządów w laboratorium
Organoidy to małe, trójwymiarowe hodowle tkankowe, które naśladują strukturę i funkcję narządów. Naukowcy tworzą maleńkie organoidy z komórek macierzystych, które mają potencjał dojrzewania w każdą komórkę w organizmie. Badanie organoidów pozwala naukowcom obserwować, w jaki sposób narządy się rozwijają i reagują na różne metody leczenia.
Miniaturowe mózgi wyhodowane z iPSC
W tym przełomowym badaniu naukowcy wykorzystali ludzkie indukowane pluripotentne komórki macierzyste (iPSC) do wyhodowania miniaturowych mózgów. iPSC to dorosłe komórki macierzyste pochodzące z ludzkich embrionów. Jednak w przeciwieństwie do tradycyjnych embrionalnych komórek macierzystych, iPSC pozyskuje się z komórek dorosłych osobników, zazwyczaj ze skóry lub krwi. Komórki te są następnie przeprogramowywane do stanu przypominającego stan embrionalny, dzięki czemu mogą rozwinąć się w każdą komórkę w organizmie.
Rozwój pucharów wzrokowych
Poprzednie badania koncentrowały się na hodowaniu czystych komórek siatkówki lub pucharów wzrokowych w izolacji. Jednak celem tego badania było stworzenie zintegrowanego systemu poprzez hodowlę pucharów wzrokowych jako części miniaturowych mózgów. Naukowcy zmodyfikowali technikę stosowaną do przekształcania komórek macierzystych w tkankę nerwową, aby osiągnąć ten cel.
Po wykształceniu się komórek w miniaturowe mózgi, puchary wzrokowe pojawiły się w ciągu 30 dni i dojrzały całkowicie do 50 dnia. Czas rozwoju odpowiada rozwojowi oczu w ludzkich embrionach, co sugeruje, że proces ten może być wykorzystany do badania rozwoju oczu in utero.
Struktury światłoczułe i złożone
Co ciekawe, puchary wzrokowe w miniaturowych mózgach wykazywały światłoczułość i rozwinęły różne typy komórek siatkówki połączonych z tkanką nerwową. Oczy w organoidach miały nawet soczewkę i tkankę rogówki.
Potencjalne zastosowania
Opracowanie miniaturowych mózgów ze strukturami przypominającymi oczy ma daleko idące implikacje dla badań i leczenia chorób siatkówki. Te organoidy mogą pomóc naukowcom:
- badać interakcje mózg-oko podczas rozwoju embrionalnego
- modelować wrodzone choroby siatkówki
- generować specyficzne dla pacjenta typy komórek siatkówki do spersonalizowanych testów leków
- opracować terapie transplantacyjne w leczeniu chorób siatkówki
Kierunki przyszłych badań
Naukowcy obecnie badają sposoby wydłużenia żywotności pucharów wzrokowych, aby umożliwić dogłębniejsze badania chorób siatkówki. Badania te są niezwykle obiecujące pod kątem poszerzania naszej wiedzy na temat rozwoju oczu i utorowania drogi dla nowatorskich metod leczenia chorób siatkówki.