Ang isang retina ay lumaki mula sa mga embryonic stem cell ng tao

Ang mga stem cell ng tao ay kusang bumubuo ng tissue na bubuo sa retina, ang tissue sa mata na nagpapahintulot sa atin na makakita, ayon sa isang papel na inilathala sa journal Cell Stem Cell. Sa hinaharap, ang paglipat ng 3D tissue na ito ay maaaring makatulong sa mga pasyente na may mga problema sa paningin.

"Ito ay isang mahalagang milestone sa susunod na yugto ng regenerative medicine," sabi ng pinuno ng pag-aaral, Propesor Yoshiki Sasai, MD, PhD, direktor ng Organogenesis at Neurogenesis Group, RIKEN Center para sa Developmental Biology, Japan. "Ang aming diskarte ay nagbubukas ng mga bagong pananaw sa paggamit ng mga kumplikadong tisyu na nagmula sa mga stem cell ng tao para sa paggamot, pati na rin para sa medikal na pananaliksik na may kaugnayan sa pathogenesis at pag-unlad ng gamot."

Sa panahon ng pag-unlad, ang retina - ang light-sensitive tissue na naglinya sa loob ng mata - ay nabuo mula sa isang istraktura na kilala bilang optic cup. Sa bagong gawain ng mga Japanese researcher, ang istrukturang ito ay kusang nabuo mula sa mga human embryonic stem cell (hESCs) - mga cell na nagmula sa mga embryo ng tao na may potensyal na mag-iba sa iba't ibang mga tisyu. Ito ay naging posible sa pamamagitan ng mga diskarte sa kultura ng cell na na-optimize ni Propesor Sasai at ng kanyang koponan.

Ang mga cell na nagmula sa HESC ay nag-aayos sa isang regular na three-dimensional na istraktura na may dalawang layer ng optic cup, kung saan ang isa ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga light-sensitive na mga cell na tinatawag na photoreceptors. Dahil ang retinal degeneration ay pangunahing nagreresulta mula sa pinsala sa mga photoreceptor, ang hESC-derived tissue ay maaaring isang perpektong transplant na materyal.

Ang pananaliksik ng mga Japanese scientist ay hindi lamang nagbubukas ng karagdagang mga prospect para sa paggamit ng mga stem cell sa regenerative na gamot, ngunit tiyak na mapabilis ang pag-unlad ng naturang larangan ng natural na agham bilang developmental biology. Sa panahon ng mga eksperimento, ang mga mananaliksik ay naging kumbinsido na ang optic cup na nabuo mula sa embryonic stem cell ng tao ay mas makapal kaysa sa lumaki mula sa mouse embryonic stem cell. Bilang karagdagan, naglalaman ito ng parehong mga rod at cones, habang ang pagkita ng kaibhan sa mga cone ay bihirang naobserbahan sa kultura ng mga mouse ESC. Nangangahulugan ito na ang mga embryonic cell ay nagdadala ng mga tagubiling partikular sa species para sa paglikha ng istraktura ng mata na ito.

"Ang aming pag-aaral ay nagbubukas ng paraan upang maunawaan ang mga katangian ng pag-unlad ng mata na tiyak sa mga tao at na dati ay imposibleng pag-aralan," sabi ni Propesor Sasai.

Hindi ito ang unang malaking tagumpay ng grupo ni Propesor Sasai. Sa huling bahagi ng nakaraang taon, pinalaki ng mga siyentipiko ang isang functional na anterior pituitary gland (adenohypophysis) mula sa mouse embryonic stem cells, na binubuo ng ilang iba't ibang uri ng hormone-producing cells. Ang isang artikulo tungkol sa mga resulta ng gawaing ito, Self-formation ng functional adenohypophysis sa three-dimensional na kultura, ay nai-publish sa journal Nature.

Ang pituitary gland ay isang maliit na endocrine gland sa base ng utak na gumagawa ng ilang mahahalagang hormones. Ito ay partikular na mahalaga sa panahon ng maagang pag-unlad, at ang kakayahang gayahin ang pagbuo nito sa lab ay makakatulong sa mga siyentipiko na mas maunawaan ang embryogenesis. Ang mga abnormalidad sa pituitary gland ay nauugnay sa mga karamdaman sa paglaki tulad ng gigantism at mga problema sa paningin kabilang ang pagkabulag.

Ang eksperimentong ito ay hindi magiging posible nang walang 3D cell culture. Ang pituitary gland ay isang hiwalay na organ, ngunit ang pag-unlad nito ay nangangailangan ng mga signal ng kemikal mula sa lugar ng utak nang direkta sa itaas nito, ang hypothalamus. Sa kulturang 3D, nagawang palaguin ng mga siyentipiko ang dalawang uri ng tissue nang magkatabi nang sabay, na nagreresulta sa mga stem cell na naayos sa sarili sa pituitary gland pagkatapos ng dalawang linggo.

Ang fluorescent staining ay nagpakita na ang kulturang pituitary tissue ay nagpahayag ng naaangkop na mga biomarker at mga sikretong hormone na tipikal ng anterior pituitary gland. Ang mga mananaliksik ay nagpatuloy ng isang hakbang at sinubukan ang pag-andar ng mga organo na kanilang na-synthesize sa pamamagitan ng paglipat sa kanila sa mga daga na walang pituitary gland. Ang mga eksperimento ay matagumpay: ang bioengineered pituitaries ay nagpanumbalik ng mga antas ng glucocorticoid hormones sa dugo ng mga hayop at inalis ang mga sintomas ng pag-uugali tulad ng lethargy. Ang kondisyon ng mga daga na may mga implanted na istruktura na gawa sa mga stem cell, na hindi nalantad sa mga kinakailangang kadahilanan ng pagbibigay ng senyas at samakatuwid ay hindi naging isang functional na pituitary gland, ay hindi bumuti.

Plano ni Propesor Sasai at ng kanyang mga kasamahan na ulitin ang eksperimento sa mga stem cell ng tao at naniniwala sila na ang gawaing ito ay tatagal ng hindi bababa sa tatlong taon.

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