Ponad dekadę temu naukowcy z University of Wisconsin-Madison opracowali sposób na hodowanie zorganizowanych skupisk komórek, zwanych organoidami, które przypominają siatkówkę, wrażliwą na światło tkankę z tyłu oka. Opracowali ludzkie komórki skóry przeprogramowane w taki sposób, aby działały jak komórki macierzyste i rozwinęły się w warstwy kilku typów komórek siatkówki, które wyczuwają światło i ostatecznie przekazują to, co widzimy do mózgu.
"Chcieliśmy użyć komórek z tych organoidów jako części zamiennych dla tych samych typów komórek, które zostały utracone w przebiegu chorób siatkówki" - mówi David Gamm, profesor okulistyki UW-Madison i dyrektor McPherson Eye Research Institute, którego laboratorium opracowało organoidy. „Jednak po kilkumiesięcznym hodowaniu w szalce laboratoryjnej jako zwarte skupiska pozostało pytanie czy komórki zachowają się odpowiednio po tym, jak je rozdzielimy? Ponieważ jest to klucz do wprowadzenia ich do oka pacjenta”.
W 2022 roku współpracownicy Gamm i UW-Madison opublikowali badania pokazujące, że wyhodowane w naczyniach komórki siatkówki zwane fotoreceptorami reagują podobnie jak te w zdrowej siatkówce na różne długości fal i natężenia światła, a kiedy zostaną oddzielone od sąsiednich komórek w ich organoidach, mogą dotrzeć do nowych sąsiednich komórek z charakterystycznymi wypustkami biologicznymi zwanymi aksonami.
„Ostatnim elementem układanki było sprawdzenie, czy te przewody mają zdolność podłączania się lub podawania ręki innym typom komórek siatkówki w celu komunikowania się” – mówi Gamm, którego nowe wyniki dotyczące udanych połączeń między komórkami zostały opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences.
Komórki w siatkówce i mózgu komunikują się przez synapsy. Aby potwierdzić, że wyhodowane w laboratorium komórki siatkówki są w stanie zastąpić chore komórki i przenosić informacje sensoryczne jak zdrowe, naukowcy musieli wykazać, że mogą tworzyć synapsy.
Xinyu Zhao, profesor neurobiologii UW-Madison i współautor nowego badania, pracował z komórkami laboratorium Gamm, aby pomóc w badaniu ich zdolności do tworzenia połączeń synaptycznych. Zrobili to, używając zmodyfikowanego wirusa wścieklizny, aby zidentyfikować pary komórek, które mogłyby tworzyć środki komunikacji między sobą.
Zespół badawczy, w skład którego weszli doktoranci i współautorzy Allison Ludwig i Steven Mayerl, rozbił organoidy siatkówki na pojedyncze komórki, dał im tydzień na wydłużenie aksonów i utworzenie nowych połączeń, wystawił je na działanie wirusa, a następnie przeprowadzili badania. To, co zobaczyli, to wiele komórek siatkówki zaznaczonych fluorescencyjnym kolorem, co wskazuje, że infekcja wścieklizną zainfekowała jedną z synaps pomyślnie utworzonych między komórkami sąsiednimi.
„Opracowaliśmy razem tę historię w laboratorium, kawałek po kawałku, aby zbudować pewność, że zmierzamy we właściwym kierunku” – mówi Gamm, który opatentował organoidy i był współzałożycielem firmy Opsis Therapeutics z siedzibą w Madison, która dostosowuje technologię do leczenia chorób oczu u ludzi w oparciu o odkrycia UW-Madison. „Wszystko to ostatecznie prowadzi do badań klinicznych na ludziach, które są oczywistym kolejnym krokiem”.
Po potwierdzeniu obecności połączeń synaptycznych naukowcy przeanalizowali zaangażowane komórki i odkryli, że najczęstszymi typami komórek siatkówki tworzących synapsy były fotoreceptory – pręciki i czopki – które są uszkadzane w chorobach takich jak zwyrodnienie barwnikowe siatkówki i związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej, a także jak w przypadku niektórych urazów oka. Kolejny najczęstszy typ komórek, komórki zwojowe siatkówki, ulegają degeneracji w chorobach nerwu wzrokowego, takich jak jaskra.
Komentarze
[ z 0]